ROS2-常用工具

2026-06-13 ROS2

一、命令行工具ROS2CLI

根据命令ros2 -h可查看ROS2CLI可用命令，ros2 <command> -h可查看对应命令的参数和用法

usage: ros2 [-h] [--use-python-default-buffering] Call `ros2 <command> -h` for more detailed usage. ...

ros2 is an extensible command-line tool for ROS 2.

options:
  -h, --help            show this help message and exit
  --use-python-default-buffering
                        Do not force line buffering in stdout and instead use the python default buffering, which
                        might be affected by PYTHONUNBUFFERED/-u and depends on whatever stdout is interactive or not

Commands:
  action     Various action related sub-commands
  bag        Various rosbag related sub-commands
  component  Various component related sub-commands
  daemon     Various daemon related sub-commands
  doctor     Check ROS setup and other potential issues
  interface  Show information about ROS interfaces
  launch     Run a launch file
  lifecycle  Various lifecycle related sub-commands
  multicast  Various multicast related sub-commands
  node       Various node related sub-commands
  param      Various param related sub-commands
  pkg        Various package related sub-commands
  plugin     Various plugin related sub-commands
  run        Run a package specific executable
  security   Various security related sub-commands
  service    Various service related sub-commands
  topic      Various topic related sub-commands
  wtf        Use `wtf` as alias to `doctor`

  Call `ros2 <command> -h` for more detailed usage.

二、启动工具Launch

1. 介绍

对于复杂系统，逐个开启终端并输入 ros2 run和一堆参数来启动节点并不是一个好选择，为此ROS2提供了launch文件来组织节点的配置和启动

launch文件有三种格式：Python、xml、yaml。ROS2官方推荐使用Python编写launch。

2. 使用Python编写Launch

本小节编写launch来组织启动之前在动作编程中编写的两个节点

创建功能包和launch文件

# 创建功能包
mkdir -p example_launch
cd example_launch
ros2 pkg create robot_startup --build-type ament_python --destination-directory src
# 创建launch
mkdir -p src/robot_startup/launch
touch src/robot_startup/launch/example_action.launch.py

现在的目录结构类似：

ROS2
├── example_launch
│   └── src
│       └── robot_startup
│           ├── launch
│           │   └── example_action.launch.py
│           ├── setup.py
│          ...
├── example_action
...

编辑 example_action.launch.py：

# 导入库
from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node

def generate_launch_description():
    """launch内容描述函数，由ros2 launch 扫描调用"""
    action_robot = Node(
        package="example_action_rclpy",
        executable="action_robot"
    )
    action_control = Node(
        package="example_action_rclpy",
        executable="action_control"
    )
    # 创建LaunchDescription对象launch_description,用于描述launch文件
    launch_description = LaunchDescription(
        [action_robot, action_control]
    )
    # 返回描述
    return launch_description

launch文件的核心是 generate_launch_description函数，ROS2会扫描launch文件并调用这个函数来获取launch的内容。在这个函数中，我们创建了两个Node对象，分别对应之前编写的两个节点，并将它们添加到LaunchDescription对象中，最后返回这个对象。

声明Launch

若现在直接编译会发现install目录下没有launch文件。

对于ament_python类型的功能包，需要在 setup.py中声明launch文件：

from setuptools import find_packages, setup
import os
from glob import glob

package_name = 'robot_startup'

setup(
    name=package_name,
    version='0.0.0',
    packages=find_packages(exclude=['test']),
    data_files=[
        ('share/ament_index/resource_index/packages',
            ['resource/' + package_name]),
        ('share/' + package_name, ['package.xml']),
        (os.path.join('share', package_name, 'launch'), glob('launch/*.launch.py')) # 声明launch文件
    ],
    ... # 省略其他内容
)

即将launch目录下的所有.launch.py文件添加到data_files中，并指定安装路径为 share/robot_startup/launch

编译 robot_startup包：

# example_launch目录下
colcon build --packages-select robot_startup

现在install目录下应该有launch文件：
example_launch/install/robot_startup/share/robot_startup/launch/example_action.launch.py

启动Launch

为了找到launch文件和节点文件，需要同时source两个功能包环境：robot_startup和example_action_rclpy，它们分别在example_launch和example_action目录下：

# 工作空间目录下
source example_launch/install/setup.bash
source example_action/install/setup.bash
# 运行launch
ros2 launch robot_startup example_action.launch.py

可看到两个节点的输出：
launch

添加Launch参数&修改命名空间

新建一个launch文件来使用不同参数启动在之前参数编程中编写的节点

在之前的launch文件的同目录下创建 example_param.launch.py，内容如下：

# 导入库
from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node

def generate_launch_description():
    """launch内容描述函数，由ros2 launch 扫描调用"""
    parameters_basic1 = Node(
        package="example_parameters_rclpy",
        namespace="rclpy",
        executable="parameters_basic",
        parameters=[{'rcl_log_level': 40}] # ERROR
    )
    parameters_basic2 = Node(
        package="example_parameters_rclpy",
        namespace="rclpy",
        executable="parameters_basic",
        parameters=[{'rcl_log_level': 50}] # FATAL
    )
    # 创建LaunchDescription对象launch_description,用于描述launch文件
    launch_description = LaunchDescription(
        [parameters_basic1, parameters_basic2]
    )
    # 返回描述
    return launch_description

即直接传给节点的parameters参数和namespace参数即可

之前已经设置了setup.py，直接编译

# example_launch目录下
colcon build --packages-select robot_startup

之后启动launch：

# 工作空间目录下
source example_launch/install/setup.bash
source example_param/install/setup.bash
ros2 launch robot_startup example_param.launch.py

可见parameters_basic-2节点只输出FATAL级别的日志，而parameters_basic-1节点输出ERROR和FATAL级别的日志，且它们的命名空间都为rclpy（[rclpy.parameters_basic]）：

launch_param

三、数据可视化工具RVIZ2

RVIZ2 （ROS Visualization Tool 2）是ROS2中常用的数据可视化工具，对于不同的数据，可以使用插件直观地显示出来，如果没有你的数据对应的插件，也可以自己编写插件来显示数据。

通过命令

rviz2

即可打开RVIZ2界面，默认显示如下：

rviz2

大多数插件与坐标相关，需要配合后续机器人学和URDF建模使用

四、常用调试工具RQT

RQT（ROS Qt-based framework）是一个GUI框架，通过插件的方式提供了很多界面工具

启动命令：

rqt

默认界面如下：
rqt

在Plugins菜单栏中可以看到四大通信组件相关的工具都有：话题（Topics）、服务（Services）、参数（Configuration）和动作（Actions），以及一些可视化（Visualization）、日志（Logging）等工具

五、记录工具rosbag2

rosbag2是ROS2中用于记录和回放数据的工具，可以记录话题、服务、参数等数据，后续无需启动节点即可直接发布bag文件中的数据，方便调试和测试

打开终端A、B：

终端A运行一个话题talker：

ros2 run demo_nodes_cpp talker

终端B记录talker发布的话题数据：

# ros2 bag record <topic_name>
ros2 bag record /chatter
# 记录/chatter话题的数据

一些record选项：-a记录所有(all)话题、-o name自定义输出(output)文件，-s {mcap,sqlite3}存储(storage)格式

一段时间后，停止记录（Ctrl+C），会在当前目录下生成一个bag文件夹，里面包含了记录的数据：

rosbag2_2026_06_01-18_59_02
├── metadata.yaml
└── rosbag2_2026_06_01-18_59_02_0.mcap

查看bag信息

# ros2 bag info <bag_file>
ros2 bag info rosbag2_2026_06_01-18_59_02

bag_info

一终端使用topic echo查看回放的数据

ros2 topic echo /chatter

另一终端回放bag数据

# ros2 bag play <bag_file>
ros2 bag play rosbag2_2026_06_01-18_59_02

一些play选项：-r RATE设置回放速度(rate)，-l循环(loop)回放，--topics TOPIC只播放其中的单个话题

bag_play

六、数据仿真工具Gazebo

相较于RVIZ2的可视化展示数据，Gazebo是用于模拟和产生数据的。

Gazebo是一个独立的仿真应用程序，不依赖ROS运行。ROS2通过包与Gazebo集成。

ROS与Gazebo的版本兼容性如下：

ROS 2 Distribution	GZ Fortress (LTS)	GZ Harmonic (LTS)	Gz Ionic	Gz Jetty (LTS)
ROS 2 Rolling	❌	⚡	⚡	✅
ROS 2 Lyrical (LTS)	❌	⚡	⚡	✅
ROS 2 Kilted	❌	⚡	✅	❌
ROS 2 Jazzy (LTS)	❌	✅	❌	❌
ROS 2 Humble (LTS)	✅	⚡	❌	❌

安装Gazebo：

# 1.安装Gazebo
# 添加Gazebo的apt源
sudo curl https://packages.osrfoundation.org/gazebo.gpg --output /usr/share/keyrings/pkgs-osrf-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/pkgs-osrf-archive-keyring.gpg] https://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable $(lsb_release -cs) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list > /dev/null
# 更新apt源并安装Gazebo（ionic）
sudo apt update
sudo apt install gz-ionic
# 2.安装ROS2(kilted)与Gazebo的集成包
# sudo apt install ros-${ROS_DISTRO}-ros-gz
sudo apt install ros-kilted-ros-gz

ROS2与Gazebo的集成使用例子：ros_gz_sim_demos

以Gazebo小车模拟为例：

新建两个终端A、B：

终端A启动Gazebo的小车demo：

ros2 launch ros_gz_sim_demos diff_drive.launch.xml

ros在launch gazebo sim demo时，会通过ros_gz_bridge将Gazebo的消息转换为ROS2消息，ROS2消息转换为Gazebo消息，由此实现双方通信

会出现两辆小车的Gazebo Sim界面：
gazebo_diff_drive

终端B进行话题操作：

查看小车发布的话题

ros2 topic list -t

可看到一些Gazebo相关的话题，其中蓝色小车的速度控制话题/model/vehicle_blue/cmd_vel的消息类型为geometry_msgs/msg/Twist：

gazebo_topic_list

查看其数据结构

ros2 interface show geometry_msgs/msg/Twist

gazebo_interface_show

发布速度控制消息让小车动起来

ros2 topic pub /model/vehicle_blue/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 5.0}, angular: {z: 0.5}}"

Gazebo Sim界面中蓝色小车就会以线速度5.0和角速度0.5的速度旋转：

gazebo_cmd_vel