ROS技术点滴——参数动态配置

ROS有一个参数服务器，可以提供全局的参数存储和查询服务。不过参数服务器有一个很大的问题：无法在线动态更新，如果Listener不主动查询参数值，就无法获知Talker是否已经修改了参数，这就导致ROS参数服务器有了很大局限。

很多场景下我们需要动态更新参数，例如参数调试、功能切换等，所以ROS提供了另外一个非常有用的功能包——dynamic_reconfigure，可以实现这种动态配置参数的机制。

例如下图是启动Kinect后，OpenNI功能包提供的参数动态配置的可视化界面。

ROS中的动态参数修改采用C/S架构，在运行过程中，用户在客户端修改参数后不需要重新启动，而是向服务端发送请求；服务端通过回调函数确认，即可完成参数的动态重配置。

接下来我们就来探索ROS中参数动态配置的具体实现方法。

— 创建配置文件—

通过以下命令创建功能包dynamic_tutorials：

动态参数配置的实现需要编写一个配置文件，在功能包中创建一个放置配置文件的cfg文件夹，然后在其中创建配置文件dynamic_tutorials/cfg/Tutorials.cfg：

配置文件使用python实现，详细分析其中的内容：

首先导入dynamic_reconfigure功能包提供的参数生成器（parameter generator）。

然后创建一个参数生成器，接下来就可以定义需要动态配置的参数了：

参数可以使用生成器的add(name, type, level, description, default, min, max)方法生成，这里定义了四个不同类型的参数，传入参数的意义如下：

name：参数名，使用字符串描述；

type：定义参数的类型，可以是int_t，double_t，str_t，或者bool_t；

level：参数动态配置回调函数中的掩码，在回调函数中会修改所有参数的掩码，表示参数已经被修改；

description：描述参数作用的字符串；

default：设置参数的默认值；

min：可选，设置参数的最小值，对于字符串和布尔类型值不生效；

max：可选，设置参数的最大值，对于字符串和布尔类型值不生效；

也可以使用如下方法生成一个枚举类型的值：

这里定义了一个int_t类型的参数“size”，该参数的值可以通过一个枚举罗列出来。枚举的定义使用enum方法实现，其中使用const()方法定义每一个枚举值的名称、类型、值和描述字符串。

最后一行代码用于生成所有C++和Python相关的文件，并且退出程序。第二个参数表示运行时的节点名，第三个参数是生成文件所使用的前缀，需要和配置文件名相同。

配置文件创建完成后，需要使用如下命令添加可执行权限：

类似于消息的定义，这里也需要生成代码文件，所以在CMakeLists.txt中添加如下编译规则：

配置文件相关的工作就到此为止，接下来需要创建一个dynamic_reconfigure_node节点，调用参数的动态配置。

— 创建服务端节点—

dynamic_reconfigure_node节点的代码实现dynamic_tutorials/src/server.cpp如下：

代码的内容不多，分析其实现过程：

包含必要的头文件，其中TutorialsConfig.h就是配置文件在编译过程中生成的头文件。

先来看main函数的内容。首先初始化ROS节点，然后创建了一个参数动态配置的服务端实例，参数配置的类型与配置文件中描述的类型相同。该服务端实例会监听客户端的参数配置请求。

还需要定义回调函数，并将回调函数和服务端绑定。当客户端请求修改参数时，服务端即可跳转到回调函数进行处理。

对于本例程来说，回调函数并不复杂，仅将修改后的参数值打印出来。回调函数的传入参数有两个，一个是参数更新的配置值，另外一个表示参数修改的掩码。

代码编辑完成后，在CmakeLists.txt中加入以下编译规则：

现在就可以使用catkin_make命令编译dynamic_tutorials功能包了。

— 参数动态配置—

编译成功后使用如下命令将roscore和dynamic_reconfigure_node运行起来：

这个时候参数动态配置的服务端就运行起来了，使用ROS提供的可视化参数配置工具来修改参数：

打开如下图所示的可视化界面后，可以通过输入、拖动、下拉选择等方式动态修改参数，输入方式的不同和配置文件中的参数设置有关，例如设置了参数的最大最小值，就会有拖动条；设置为枚举类型，就会出现下拉选项。

修改后可以在服务端中看到修改成功的打印信息，如下图所示。