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一、实验目的

1. 理解ROS参数服务器（Parameter Server）的作用及工作机制。
2. 掌握rosparam命令的基本操作方法。
3. 学会使用YAML文件管理系统配置参数。
4. 掌握Launch文件的编写与使用方法。
5. 能够通过Launch文件实现ROS系统的一键启动。

二、实验环境

• 操作系统：Ubuntu 20.04
• ROS版本：ROS Noetic
• 编程语言：Python 3
• 工具：终端（Terminal）
• 功能包：turtlesim

三、实验原理

1. 参数服务器用于存储系统运行参数，节点可以动态读取和修改这些参数，实现配置与运行的分离。
2. YAML文件用于集中管理系统配置参数，便于复用和版本控制。
3. Launch文件允许同时启动多个ROS节点、加载参数文件和设置运行环境，实现系统一键化启动，提高实验和开发效率。

四、实验内容

实验（一）：参数服务器基本操作

ROS参数操作命令表格

先打开roscore

rosparam set name huluwa rosparam get name rosparam delete name #将参数写出到外部文件 rosparam dump yyy.yaml rosparam load(先准备 yaml 文件) #从外部文件加载参数 rosparam load xxx.yaml

实验（二）：使用YAML文件管理ROS参数

一、实验目的

1. 理解YAML文件的作用和应用场景。
2. 掌握YAML文件的基本语法规则。
3. 学会使用YAML文件批量配置ROS参数。
4. 掌握通过rosparam load命令加载参数的方法。
5. 能够通过参数服务器读取并验证配置结果。
6. 理解配置文件与程序代码分离的开发思想。

二、实验背景

在实际机器人项目开发中，系统通常包含大量配置参数，例如：

• 机器人名称
• 最大运行速度
• 激光雷达安装位置
• 摄像头分辨率
• PID控制器参数
• 地图文件路径

如果这些参数直接写在程序代码中：

robot_name = "Robot01"
max_speed = 1.5
camera_width = 640
camera_height = 480

当参数发生变化时，需要修改代码并重新运行程序。

为了提高系统的可维护性，ROS提供了参数服务器(Parameter Server)，而YAML文件则用于统一管理这些参数。

开发人员只需要修改配置文件，无需修改程序代码。

因此：

YAML = 参数配置文件

Parameter Server = 参数存储中心

三、认识YAML文件

1. YAML是什么

YAML（YAML Ain't Markup Language）是一种专门用于数据配置的文本格式。

特点：

• 可读性强
• 结构清晰
• 编写简单
• 支持层级关系
• 广泛应用于ROS系统

文件扩展名：

.yaml

或者

.yml

2. YAML基本语法

（1）键值对

格式：

name: ZhangSan
age: 20
score: 95

含义：

参数名	参数值
name	ZhangSan
age	20
score	95

（2）层级结构

格式：

student:
name: ZhangSan
age: 20
score: 95

注意：

子级内容必须缩进。

推荐使用：

2个空格

或

4个空格

不要使用Tab键。

对应关系：

student
├─ name
├─ age
└─ score

（3）列表数据

格式：

courses:
- ROS
- Linux
- Python

等价于：

courses[0] = ROS
courses[1] = Linux
courses[2] = Python

（4）布尔值

enable_camera: true
enable_lidar: false

（5）浮点数

max_speed: 1.5
wheel_radius: 0.08

四、创建YAML配置文件

步骤1：创建配置目录

#进入工作空间： cd ~/catkin_ws/src/my_pkg #创建配置目录： mkdir config #查看目录： my_pkg ├── launch ├── scripts ├── src └── config

步骤2：创建student.yaml文件

#进入配置目录： cd config #创建文件： gedit student.yaml #输入以下内容： student: name: ZhangSan age: 20 score: 95 #保存退出。

步骤3：检查YAML格式

#正确格式： student: name: ZhangSan age: 20 score: 95 #错误格式： student: name: ZhangSan age: 20 score: 95 #原因：没有缩进。 #错误格式： student: name: ZhangSan #原因：使用了Tab键。YAML要求使用空格缩进。

五、加载YAML参数到参数服务器

步骤1：启动ROS Master

打开终端： roscore 启动成功后保持窗口运行。

步骤2：加载配置文件

新开终端： rosparam load student.yaml 执行成功后不会显示明显提示。

步骤3：查看全部参数

rosparam list 输出示例： /student/age /student/name /student/score 说明参数已经进入参数服务器。

六、读取参数

读取姓名 rosparam get /student/name 结果： ZhangSan 读取年龄 rosparam get /student/age 结果： 20 读取成绩 rosparam get /student/score 结果： 95 查看整个节点参数 rosparam get /student 结果： age: 20 name: ZhangSan score: 95

七、修改配置文件并重新加载

修改文件：

student:
name: LiSi
age: 22
score: 88

重新加载：

rosparam load student.yaml

查询：

rosparam get /student/name

结果：

LiSi

说明参数已更新。

八、机器人配置实例

实际机器人项目中的配置文件通常如下：

robot:
name: smart_robot
max_speed: 1.5
wheel_radius: 0.08

camera:
width: 640
height: 480
fps: 30

lidar:
range: 10
frequency: 15

加载后：

rosparam list

可看到：

/robot/name
/robot/max_speed
/robot/wheel_radius

/camera/width
/camera/height
/camera/fps

/lidar/range
/lidar/frequency

这就是大型ROS项目中常见的配置管理方式。

实验（三）：使用Launch文件启动ROS系统

一、实验目的

1. 理解 Launch 文件的作用和优势。
2. 掌握 Launch 文件的基本语法和结构。
3. 学会通过 Launch 文件启动单个节点和多个节点。
4. 掌握在 Launch 文件中加载参数文件（YAML）。
5. 理解节点命名、重映射话题、传递参数的方法。
6. 能够使用 Launch 文件实现系统一键启动，提高开发效率。

二、实验背景

在 ROS 系统开发中，如果每次都用rosrun单独启动节点，会有以下问题：

• 多个节点需要多个终端窗口。
• 参数加载和节点启动需要多条命令。
• 系统启动容易出错，调试困难。

Launch 文件的优势：

• 可以一次性启动多个节点。
• 可以加载 YAML 参数文件。
• 可以设置节点命名和话题重映射。

总结：Launch 文件 = ROS 系统启动脚本 + 参数加载器

三、认识Launch文件

1.文件格式

• 扩展名：.launch
• 文件类型：XML

2.基本结构

<launch> <node pkg="package_name" type="node_executable" name="node_name"/> </launch>

说明：

标签	属性	说明
<launch>	无	根标签，包含所有启动内容
<node>	pkg	节点所在包名
	type	节点可执行文件名
	name	启动节点时使用的名称
	output	日志输出方式（可选）

四、实验内容

实验4.1：启动单个节点

1.创建 launch 文件launch/start_turtle.launch

<launch> <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtle1" output="screen"/> </launch> 说明： pkg="turtlesim" 指定功能包。 type="turtlesim_node" 指定节点执行文件。 name="turtle1" 为节点自定义名称。 output="screen" 输出日志到终端。

2.运行：

roslaunch my_pkg start_turtle.launch 注意：这里用的命令是roslaunch

3.观察

• 弹出 turtlesim 窗口
• 终端显示节点启动日志

实验4.2：启动多个节点

1.创建 launch 文件launch/multi_turtle.launch

<launch> <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtle1" output="screen"/> <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtle2" output="screen"/> </launch>

2.运行：

roslaunch my_pkg multi_turtle.launch

3.观察

• 出现两个 turtlesim 窗口
• 两个节点可以独立运行

实验4.3：加载YAML参数文件

1.假设已经创建配置文件config/student.yaml

student: name: ZhangSan age: 20 score: 95

2.创建 launch 文件launch/start_with_param.launch

<launch> <!-- 加载参数文件 --> <rosparam file="$(find my_pkg)/config/student.yaml" command="load"/> <!-- 启动节点 --> <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtle1" output="screen"/> </launch> 说明： $(find my_pkg)：自动查找工作空间中包路径 rosparam 标签加载 YAML 参数到参数服务器 节点可以通过参数服务器获取配置参数

3.运行：

roslaunch my_pkg start_with_param.launch

4.验证参数：

rosparam get /student/name rosparam get /student/age rosparam get /student/score

实验4.4：节点话题重映射

有时需要同一个节点发布到不同话题或订阅不同话题。

1.创建 launch 文件launch/remap.launch

<launch> <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtle1" output="screen"> <remap from="turtle1/cmd_vel" to="turtle1/cmd_vel_custom"/> </node> </launch>

2.运行：

roslaunch my_pkg remap.launch 说明： 原话题 turtle1/cmd_vel 被重映射为 turtle1/cmd_vel_custom 可以同时运行多个节点而不冲突

实验4.5：组合启动（综合实验）

1.创建 Launch 文件launch/full_system.launch

<launch> <!-- 加载学生信息参数 --> <rosparam file="$(find my_pkg)/config/student.yaml" command="load"/> <!-- 启动两个turtlesim节点 --> <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtle1" output="screen"/> <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtle2" output="screen"> <remap from="turtle1/cmd_vel" to="turtle2/cmd_vel"/> </node> </launch>

2.运行：

roslaunch my_pkg full_system.launch

3.任务：

1. 观察两个 turtlesim 节点运行
2. 使用rosparam get验证 YAML 参数已加载
3. 截图保存实验结果

五、实验步骤总结

1. 创建launch目录并进入：

mkdir launch
cd launch

1. 创建并编辑 Launch 文件。
2. 加载 YAML 参数文件（如果需要）。
3. 启动节点并观察运行情况。
4. 验证参数服务器参数。
5. 记录实验结果与截图。

实验（四）：参数服务器读取Python脚本参数

1.编写脚本background.py

#!/usr/bin/env python3 import rospy if __name__ == "__main__": rospy.init_node("hehe") # 设置全局命名空间下的 turtlesim 背景色（RGB 均为 255，即白色） rospy.set_param("/turtlesim/background_r", 255) rospy.set_param("/turtlesim/background_g", 255) rospy.set_param("/turtlesim/background_b", 255) # 设置当前节点命名空间下的背景色（需配合 __ns 参数运行） rospy.set_param("background_r", 255) rospy.set_param("background_g", 255) rospy.set_param("background_b", 255)

2.编译运行

roscore

rosrun my_pkg name.py

rosparame get /background_r

rosparame get /turtlesim/background_r