手把手做ROS2机器人系统开发（二）：ROS2核心命令详解

教程背景

在上一讲中，我们完成了 Ubuntu 22.04 与 ROS2 Humble 开发环境的搭建。本章节进入实战第一步：系统梳理 ROS2 的核心命令体系。熟练掌握这些命令，是后续编写节点、调试通信、排查问题的基本功。

ROS2 的命令统一以 ros2 开头，通过子命令分组管理：daemon、node、pkg、run、topic、service、param、action、launch、bag 等。下面逐一讲解。

一、daemon：守护进程管理

ROS2 daemon 类似于 ROS1 中 master 中心节点的角色，用于缓存图信息、减少节点发现时间。

ros2 daemon -h       # 查看帮助
ros2 daemon start    # 启动守护进程
ros2 daemon status   # 查看状态
ros2 daemon stop     # 停止守护进程

二、node：节点管理

节点是 ROS2 中可执行的最小计算单元。

ros2 run demo_nodes_cpp talker   # 启动一个测试节点
ros2 node list                   # 输出节点列表
ros2 node info /talker           # 查看节点详细信息

三、pkg：功能包管理

创建功能包（指定包名、编译方式、依赖项、节点名等）：

ros2 pkg create RobotDotTest --build-type ament_python --node-name RobotDotTest_node --dependencies rclpy std_msgs sensor_msgs --license Apache-2.0

参数说明：

• ros2 pkg create：创建功能包命令
• RobotDotTest：功能包名称
• --build-type ament_python：指定编程语言（编译方式）
• --node-name RobotDotTest_node：节点名称
• --dependencies rclpy std_msgs sensor_msgs：指定依赖模块。rclpy 是 Python 编程必选；std_msgs 和 sensor_msgs 为常用消息模块，也可不指定、后续手动配置
• --license Apache-2.0：指定许可证（可选 Apache-2.0、BSD-3-Clause、MIT 等）

其他常用命令：

ros2 pkg list                 # 查看包列表
ros2 pkg executables turtlesim  # 输出指定软件包的可执行文件列表
ros2 pkg prefix turtlesim     # 输出包的前缀路径

四、run：运行可执行文件

ros2 run turtlesim turtlesim_node

命令格式：

ros2 run [-h] [--prefix PREFIX] package_name executable_name [argv...]

• package_name：软件包名称
• executable_name：可执行文件名称
• argv：执行参数

五、topic：话题通信管理

话题是 ROS2 最核心的通信方式（发布/订阅模型）。主要子命令：

• bw：显示话题带宽
• delay：通过 header 时间戳计算消息延迟
• echo：输出话题信息
• find：按消息类型查找话题
• hz：显示话题平均发布频率
• info：显示话题消息类型、订阅者/发布者数量
• list：列出当前域内可用话题
• pub：发布一条话题消息
• type：打印话题数据类型

常用操作示例：

# 列出话题
ros2 topic list
ros2 topic list -t

# 查看话题信息
ros2 topic info /turtle1/pose

# 查看话题数据类型
ros2 topic type /turtle1/pose
ros2 topic find turtlesim/msg/Pose

# 发布话题消息（--once 单次发送；--rate 1 以 1Hz 循环发送）
ros2 topic pub --once /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}}"
ros2 topic pub --rate 1 /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}}"

# 输出话题数据
ros2 topic echo /turtle1/cmd_vel
ros2 topic echo /control_node/action

# 查看话题发布频率
ros2 topic hz /turtle1/pose

# 查看消息数据结构
ros2 interface show geometry_msgs/msg/Twist

# 打开节点话题图形化界面
rqt_graph

六、security：安全机制管理

ROS2 内置安全机制（SROS2），主要子命令：

• create_enclave：创建 Enclave
• create_key：创建密钥
• create_keystore：创建密钥库
• create_permission：创建许可
• generate_artifacts：从身份和策略文件生成密钥与许可文件
• generate_policy：根据 ROS 图数据生成 XML 策略文件
• list_enclaves：列出密钥库中的 Enclaves
• list_keys：已废弃，改用 list_enclaves

七、service：服务通信管理

服务采用"呼叫→应答"模型，适合请求-响应类交互。

ros2 service list                 # 列出所有服务
ros2 service list -t              # 列出服务及其类型
ros2 service type /clear          # 查看服务类型
ros2 service find std_srvs/srv/Empty   # 按类型查找服务
ros2 interface show std_srvs/srv/Empty.srv   # 查看服务接口定义
ros2 interface show turtlesim/srv/Spawn

# 调用服务
ros2 service call /clear std_srvs/srv/Empty
ros2 service call /spawn turtlesim/srv/Spawn "{x: 2, y: 2, theta: 0.2, name: 'turtle2'}"

八、param：参数管理

ros2 param list                          # 查看参数列表
ros2 param get /turtlesim background_g   # 获取参数
ros2 param set /turtlesim background_r 150   # 设置参数
ros2 param dump /turtlesim               # 参数存储到文件
ros2 param load /turtlesim ./turtlesim.yaml  # 从文件加载参数

# 节点启动时加载参数
ros2 run turtlesim turtlesim_node --ros-args --params-file ./turtlesim.yaml

九、action：动作通信管理

Action 适用于需要长时间执行且可反馈进度的任务（如机器人移动到某位置）。

ros2 node info /turtlesim          # 查看节点信息（含 action server/client）
ros2 action list                   # 查询操作列表
ros2 action list -t                # 带类型显示
ros2 action info /turtle1/rotate_absolute   # 查看动作信息
ros2 interface show turtlesim/action/RotateAbsolute   # 查看动作接口

# 发送目标动作（--feedback 显示反馈）
ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute turtlesim/action/RotateAbsolute "{theta: 1.57}"
ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute turtlesim/action/RotateAbsolute "{theta: -1.57}" --feedback

十、消息日志

ROS2 日志消息等级从高到低：

• Fatal：系统将终止以保护自身免受损害
• Error：不一定会损坏系统，但会阻止其正常运行的重大问题
• Warn：可能代表更深层次问题的意外活动，但不会完全损害功能
• Info：事件和状态更新，用于直观验证系统按预期运行
• Debug：系统执行的完整分步过程详情

# 启动日志可视化终端
ros2 run rqt_console rqt_console

# 设置节点启动时的日志等级
ros2 run turtlesim turtlesim_node --ros-args --log-level WARN

十一、launch：多节点一键启动

launch 文件用于同时启动多个节点，并支持参数传递与命名空间管理。

ros2 launch <package_name> <launch_file_name>
ros2 launch <path_to_launch_file>

# 执行时传入参数
ros2 launch <package_name> <launch_file_name> background_r:=255

参考 launch 文件示例（XML 格式）：

<!-- example.launch.xml -->
<launch>
  <!-- 可从命令行设置或使用默认值的参数 -->
  <arg name="background_r" default="0"/>
  <arg name="background_g" default="255"/>
  <arg name="background_b" default="0"/>
  <arg name="chatter_ns" default="my/chatter/ns"/>

  <!-- 包含另一个 launch 文件 -->
  <include file="$(find-pkg-share demo_nodes_cpp)/launch/topics/talker_listener.launch.py"/>

  <!-- 在指定命名空间中包含 launch 文件 -->
  <group>
    <push-ros-namespace namespace="$(var chatter_ns)"/>
    <include file="$(find-pkg-share demo_nodes_cpp)/launch/topics/talker_listener.launch.py"/>
  </group>

  <!-- 启动 turtlesim_node 并设置命名空间 -->
  <node pkg="turtlesim" exec="turtlesim_node" name="sim" namespace="turtlesim1"/>

  <!-- 启动另一个节点并通过参数设置背景色 -->
  <node pkg="turtlesim" exec="turtlesim_node" name="sim" namespace="turtlesim2">
    <param name="background_r" value="$(var background_r)"/>
    <param name="background_g" value="$(var background_g)"/>
    <param name="background_b" value="$(var background_b)"/>
  </node>

  <!-- 话题重映射，使两只海龟监听同一指令话题 -->
  <node pkg="turtlesim" exec="mimic" name="mimic">
    <remap from="/input/pose" to="/turtlesim1/turtle1/pose"/>
    <remap from="/output/cmd_vel" to="/turtlesim2/turtle1/cmd_vel"/>
  </node>
</launch>

十二、bag：数据记录与回放

ros2 bag 用于录制和回放话题数据，是调试与复现问题的利器。

# 建立测试环境
ros2 run turtlesim turtlesim_node
ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

# 创建数据存储目录
mkdir bag_files
cd bag_files

# 查看并确认要记录的话题
ros2 topic list
ros2 topic echo /turtle1/cmd_vel

# 记录单个话题
ros2 bag record /turtle1/cmd_vel

# 记录多个话题（-o 指定存储名）
ros2 bag record -o subset /turtle1/cmd_vel /turtle1/pose

# 查看记录信息
ros2 bag info subset

# 回放记录
ros2 bag play subset
ros2 topic hz /turtle1/pose   # 回放过程中验证话题频率

小结

本章节系统梳理了 ROS2 的核心命令，涵盖节点、包、话题、服务、参数、动作、日志、launch 与数据回放。这些命令将贯穿整个机器人系统开发过程，建议动手逐一实践。下一章节我们将搭建 VS Code 编程环境，正式进入代码开发阶段。

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