第 11 讲：ROS 多机通信

目标：掌握 ROS 分布式网络配置，实现多台设备协同工作

本节目录

1. ROS 消息通信机制
2. 核心环境变量配置
3. 多机通信实战方案
4. 常见问题排查

ROS 消息通信机制

1.1 机器人如何“找队友”？

ROS 采用分布式网络通信：

• 只需设置两个关键环境变量
• 即可实现多台电脑间的点对点数据传输
• 常用场景：机器人电脑 + 远程操控电脑 (ROS2GO)

1.2 通信原理图解

说明：上图展示了 Talker 和 Listener 如何通过 Master 建立联系

1.3 通信三步走

1. 注册：Talker 和 Listener 向 Master 报告自己的“家地址” (ROS_IP)
2. 撮合：Master 告诉 Listener 哪里可以找到 Talker
3. 连线：Listener 直接连接 Talker，不再经过 Master

关键点：如果地址（ROS_IP）写错了，他们就无法面谈！

关键环境变量

2.1 ROS_MASTER_URI

作用：告诉程序“快递驿站”（Master）在哪个 IP 地址上。

类比：就像你寄快递时必须知道快递点的地址。

设置示例：
http://192.168.1.100:11311

2.2 ROS_IP

作用：告诉别人“你自己的家地址”（本机 IP）。

类比：如果你给别人的地址是错的，快递员就没法把包裹送到你家。

重要规则：

• 两台机器必须都能让对方“敲开门”
• 一般情况下，双向互通都需要设置此变量

多机通信实战

3.1 准备工作

在开始之前，请确保：

1. 所有设备连接在同一个 Wi-Fi（同网段）
2. 相互能够 ping 通（核心前提）
3. 电脑端能通过 ssh 登录到机器人

3.2 方案一：手动设置 IP（最推荐）

假设机器人 IP 为 192.168.1.100，电脑为 192.168.1.111。

机器人端 (Robot)：

export ROS_MASTER_URI=http://192.168.1.100:11311
export ROS_IP=192.168.1.100

你的电脑 (ROS2GO)：

export ROS_MASTER_URI=http://192.168.1.100:11311
export ROS_IP=192.168.1.111

3.3 方案二：自动化脚本

为了避免频繁修改，可将配置写入 .ros_master.sh 并通过 source 使用。

touch .ros_master.sh && chmod +x .ros_master.sh

# 写入配置
echo '## set $ROS_MASTER_URI and $ROS_IP for Multi Machine Communicate
export ROS_MASTER_URI=http://192.168.1.100:11311
IP=$(ip addr show wlan0 | grep -w inet | awk '{print $2}' | awk -F / '{print $1}')
export ROS\_IP=${IP}' >> ~/.ros_master.sh

3.4 脚本使用与 IP 获取小技巧

执行脚本：

source ~/.ros_master.sh

自动提取 IP 常用命令：

• 获取 IPv4：export ROS_IP=hostname -I``
• 过滤第一个 IP：export ROS_IP=hostname -I | cut -d " " -f 1``

警告：如果未联网导致获取 IP 为空，启动 ROS 会报错。

常见问题排查

4.1 现象：能看到列表但没内容

症状：rostopic list 有显示，但 rostopic echo 没东西。

排查清单：

• [ ] 机器人的 ROS_IP 是否设置正确？
• [ ] 电脑端的 ROS_IP 是否设置正确？
• [ ] 两者是否处于同一 Wi-Fi 网段？

4.2 为什么不用 Hostname？

直接用 /etc/hostname 听起来很方便，但是：

• 解析不可靠：路由器 DNS 可能掉链子
• 不可控制：环境变化后极易失败

建议：新手和专业测试一律使用 纯 IP 模式，这是最稳妥的选择。

本节总结

感谢学习！

课后任务：

1. 查找并记录你和机器人的 IP 地址
2. 实现电脑端成功接收机器人的 rostopic