ROS 2 机器人集群分布式控制实践

git clone <repository_url>
cd <project_dir>

Tools/setup/ubuntu.sh

colcon build --packages-select px4_ros_com

多机配置

先改主机名和 IP 映射：

sudo nano /etc/hosts

加入节点信息：

192.168.1.101 robot01
192.168.1.102 robot02
192.168.1.103 robot03

再设置 ROS 2 的域 ID：

export ROS_DOMAIN_ID=42

最后启动集群管理器：

ros2 launch px4 multi_robot_launch.py

通信优化

QoS 配置可以先按这个起步：

# config/dds_qos.yaml
history: KEEP_LAST
depth: 10
reliability: RELIABLE
durability: TRANSIENT_LOCAL

网络参数也可以适当放开：

sudo sysctl -w net.core.rmem_max=2147483647
sudo sysctl -w net.core.wmem_max=2147483647

仓储机器人场景

仓储场景对集群系统的要求比较实际：搬运要协调，路径要避障，任务要排优先级，出故障还得能恢复。讲得再抽象，落到现场就是别堵死、别抢任务、别一台挂了全队停。

图 2：仓储机器人集群系统架构，包含感知层、决策层和执行层的协同流程

核心模块部署如下：

• 任务调度器：src/modules/task_planner/warehouse_scheduler.cpp
• 路径规划器：src/modules/planning/warehouse_planner.cpp
• 状态监控：src/modules/monitoring/cluster_monitor.cpp

演示流程也很直接：

ros2 launch px4 warehouse_simulation.launch.py

ros2 service call /task_manager/assign_task px4_msgs/srv/AssignTask "{task_id: 1, target_position: {x: 5.0, y: 3.0, z: 0.0}}"

ros2 topic echo /cluster_status

需要提前处理的坑

一致性延迟

节点状态同步慢，通常不是算法名字不够响亮，而是心跳和广播节奏没调好。文中的 Raft 节点示例很简单：

// src/modules/consensus/raft_node.cpp
void RaftNode::heartbeat() {
    if (is_leader()) {
        broadcast_append_entries();
    }
}

任务冲突

任务冲突还是交给匈牙利算法去做分配比较稳，文中实现位于：src/modules/task_planner/hungarian_algorithm.cpp

性能优化

消息压缩可以先开起来，尤其是状态量多的时候：

# config/compression.yaml
compression: true
algorithm: lz4
threshold: 1024 # 字节

计算资源也别平均撒，关键节点优先保 CPU：

ros2 run resource_manager set_cpu_affinity --node-name task_planner 2-3

参考资源

核心文档

• ROS 2 分布式通信：docs/ros2/communication.md
• 集群控制示例：docs/examples/cluster_control.md

常用工具

• 集群监控：Tools/monitoring/cluster_viewer.py
• 性能分析：Tools/performance/cluster_profiler.py

社区项目

• 分布式 SLAM：src/modules/slam/distributed_slam/
• 多机任务分配：src/examples/multi_robot_task_allocation/

ROS 2 适合做机器人集群的底座，DDS 负责把通信打通，调度和一致性算法负责把多机协作拉稳。实际落地时，先把域 ID、QoS、网络参数这些基础项处理好，再去谈任务分配和路径规划，会省很多返工。仓储和物流这类场景最看重的也不是'功能看起来多'，而是系统在节点掉线、网络抖动时还能不能继续跑。