ROS参数服务器的使用场景与实践

ROS 参数服务器用于在运行时存储和读取配置。节点名称、话题名称、控制频率、坐标系名称、传感器参数、算法阈值等都可以通过参数传入，而不是写死在代码中。

合理使用参数服务器可以让同一份节点代码适配不同机器人、不同传感器和不同环境。本文以 ROS1 为例，介绍参数的命名、读取、launch 配置和常见问题。

参数服务器是什么

ROS master 内部维护了一个参数字典，节点可以通过 API 读取和写入参数。查看所有参数：

1	rosparam list

查看某个参数：

1	rosparam get /robot_name

设置参数：

1	rosparam set /robot_name demo_bot

删除参数：

1	rosparam delete /robot_name

参数服务器适合存储配置，不适合高频数据传输。实时变化的数据应该使用 topic、service 或 action。

全局参数和私有参数

ROS 参数有命名空间。全局参数以 / 开头：

1 2	/robot_name /use_sim_time

私有参数以 ~ 表示，绑定到当前节点命名空间。例如节点名为 /planner，读取 ~rate 实际对应：

1	/planner/rate

私有参数适合节点内部配置，避免不同节点之间参数名冲突。

Python 节点读取参数

示例：

#!/usr/bin/env python3
import rospy

def main():
    rospy.init_node("simple_controller")

    rate_hz = rospy.get_param("~rate", 20.0)
    frame_id = rospy.get_param("~frame_id", "base_link")
    max_speed = rospy.get_param("~max_speed", 0.5)

    rospy.loginfo("rate=%s frame_id=%s max_speed=%s", rate_hz, frame_id, max_speed)

    rate = rospy.Rate(rate_hz)
    while not rospy.is_shutdown():
        # controller logic
        rate.sleep()

if __name__ == "__main__":
    main()

get_param 第二个参数是默认值。如果参数不存在，会使用默认值。

如果某个参数必须提供，可以不传默认值：

1	map_frame = rospy.get_param("~map_frame")

缺少时会抛异常，节点启动失败。对于关键参数，这是合理的。

C++ 节点读取参数

C++ 中可以使用 private_nh.param：

#include <ros/ros.h>

int main(int argc, char** argv) {
  ros::init(argc, argv, "simple_controller");
  ros::NodeHandle nh;
  ros::NodeHandle pnh("~");

  double rate_hz;
  std::string frame_id;
  double max_speed;

  pnh.param("rate", rate_hz, 20.0);
  pnh.param<std::string>("frame_id", frame_id, "base_link");
  pnh.param("max_speed", max_speed, 0.5);

  ROS_INFO("rate=%.2f frame_id=%s max_speed=%.2f",
           rate_hz, frame_id.c_str(), max_speed);

  ros::Rate rate(rate_hz);
  while (ros::ok()) {
    ros::spinOnce();
    rate.sleep();
  }
  return 0;
}

NodeHandle("~") 表示私有命名空间。

在 launch 文件中配置参数

单个参数：

<launch>
  <node pkg="demo_pkg" type="simple_controller.py" name="controller" output="screen">
    <param name="rate" value="20.0" />
    <param name="frame_id" value="base_link" />
    <param name="max_speed" value="0.5" />
  </node>
</launch>

这些参数会成为节点私有参数：

1
2
3

/controller/rate
/controller/frame_id
/controller/max_speed

全局参数可以放在 node 外部：

1	<param name="/robot_name" value="demo_bot" />

使用 YAML 管理参数

参数多时，建议放到 YAML 文件：

rate: 20.0
frame_id: base_link
max_speed: 0.5
pid:
  kp: 1.0
  ki: 0.0
  kd: 0.1

在 launch 中加载：

1
2
3

<node pkg="demo_pkg" type="simple_controller.py" name="controller" output="screen">
  <rosparam file="$(find demo_pkg)/config/controller.yaml" command="load" />
</node>