ROS2 环境搭建与基础通信：状态发布订阅与 /cmd_vel 速度控制
1. ROS2 是什么
ROS2 可以理解成机器人系统里的“通信框架”。
机器人不是一个大程序写到底，而是由很多小程序组成。每个小程序负责一件事，例如：
状态读取 速度控制 摄像头读取 目标识别 急停保护 任务状态机
这些小程序之间通过 ROS2 通信。
2. Node：节点
ROS2 里的一个可运行程序叫node。 /talker /listener就是两个节点。
3. Topic：话题
Topic 是 ROS2 里的“通信频道”。 /chatter 它就是talker和listener之间传消息的频道。
举例的通信结构是：talker → /chatter → listener
4. ros2 topic list
命令：ros2 topic list 作用：查看当前 ROS2 系统里有哪些 topic。
/chatter /parameter_events /rosout 其中/chatter是 talker/listener 正在通信的 topic。
5. ros2 node list
命令：ros2 node list 作用：查看当前有哪些 ROS2 节点正在运行。
/listener /talker说明当前有两个节点正在运行。
6. ros2 topic echo
命令：ros2 topic echo /chatter 作用：直接查看某个 topic 里正在传输的数据。
data: 'Hello World: 99'---data: 'Hello World: 100'--- 这说明/chatter频道里确实有数据在传输。
二、ROS2 工作空间
创建的工作空间是：~/Embodied-Robot-Secondary-Dev-Demo
它的结构是：
Embodied-Robot-Secondary-Dev-Demo/ ├── src/ ├── build/ ├── install/ └── log/src 放自己写的 ROS2 源码 build 编译过程文件 install 编译完成后的可运行环境 log 编译日志
最重要的是src/。以后写的 ROS2 package 都放在这里。
三、colcon build 是什么
命令：colcon build 作用：编译当前 ROS2 工作空间。
四、source install/setup.bash 是什么
命令：source install/setup.bash 作用：让当前终端认识你这个 ROS2 工作空间。
系统 ROS2 在：/opt/ros/jazzy 所以你需要：source /opt/ros/jazzy/setup.bash
我自己的项目在：~/Embodied-Robot-Secondary-Dev-Demo 所以需要：source install/setup.bash
source /opt/ros/jazzy/setup.bash= 让终端认识 ROS2 本体
source install/setup.bash= 让终端认识你自己的项目
如果以后写完节点后不执行source install/setup.bash，可能会出现：Package not found
五、.bashrc 配置
为了避免每次打开新终端都手动加载项目环境，可以把工作空间的 setup.bash 写入 .bashrc：
echo "source ~/Embodied-Robot-Secondary-Dev-Demo/install/setup.bash" >> ~/.bashrc
作用是：以后每次打开新终端，都会自动加载当前 ROS2 工作空间，这样系统就能找到项目里的 package 和节点命令，
例如：ros2 run robot_base state_publisher
ros2 run robot_base state_listener
配置后可以用下面命令检查：
source ~/.bashrc
ros2 pkg list | grep robot_base
如果能看到 robot_base，说明配置生效。
注意：不要重复执行很多次 echo ... >> ~/.bashrc，否则 .bashrc 里会出现多行重复配置。
六、ROS2 的基本通信模型
ROS2 中，一个功能模块通常写成一个Node。多个 Node 之间通过Topic传递消息。
Node 是机器人系统里的功能模块，Topic 是模块之间传消息的通道，Message 是具体传输的数据。
两条基础通信链路：
state_publisher.py→/robot/state→state_listener.py
cmd_vel_publisher.py→/cmd_vel
前一条用于机器人状态读取，后一条用于机器人速度控制。
七、Publisher 与 Listener
Publisher负责发布消息。它不关心有没有人接收，只负责把消息发到指定 topic。
例如：state_publisher.py会定时向/robot/state发布机器人状态。
Listener / Subscriber负责订阅消息。只要 topic 上有新消息，它就会自动触发 callback 函数处理。
例如：state_listener.py订阅/robot/state，收到消息后执行state_callback()。
核心关系是：
Publisher 发布 → Topic 传递 → Subscriber 接收 → Callback 处理
八、机器人状态消息/robot/state
/robot/state用来表示机器人当前状态，例如：机器人名称 当前模式 电量 是否连接 是否急停 当前线速度 当前角速度
我项目的当前代码中状态先用 Python 字典表示，再通过json.dumps()转成字符串，放进String消息里发布。
订阅端收到后，再用json.loads()把字符串转回字典，然后读取里面的字段。
json.dumps()：字典变字符串。json.loads()：字符串变字典。
九、rclpy.spin(node)的作用
rclpy.spin(node)的作用是：让节点持续运行。如果没有spin，节点创建完可能很快退出。
对 publisher 来说，spin可以让定时器持续触发。
对 listener 来说，spin可以让节点一直等待新消息。
十、速度控制 Topic：/cmd_vel
/cmd_vel是机器人里常见的速度控制 topic。它通常使用Twist消息类型。
常用字段有两个：
linear.x：控制前进或后退速度angular.z：控制左转或右转速度
常见含义：
linear.x = 0.2，angular.z = 0.0：向前运动，不旋转linear.x = 0.0，angular.z = 0.5：原地左转linear.x = 0.0，angular.z = 0.0：停止
这里的0.2表示速度，不是“每次走 0.2”。
十一、step和tick的作用
在cmd_vel_publisher.py中，可以用step和tick实现简单动作序列。
step表示当前动作阶段。
例如：step = 0：前进step = 1：停止step = 2：左转step = 3：停止
tick表示当前动作阶段已经执行了多少次。
如果定时器周期是 0.5 秒，那么：动作持续时间 =tick × 0.5秒
例如：前进阶段执行 6 次，就是6 × 0.5 = 3秒。
十二、package.xml和setup.py
package.xml可以理解为 ROS2 package 的说明书和依赖清单。
因为/cmd_vel使用Twist，而Twist来自geometry_msgs，所以需要在package.xml中声明geometry_msgs依赖。
setup.py用来注册 Python 节点命令。
只有在setup.py里注册了：cmd_vel_publisher = robot_base.cmd_vel_publisher:main
才能通过ros2 run robot_base cmd_vel_publisher运行这个节点。