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Rose🌹: Robotics On Simple Engine

ROS compiles. Rose runs. ROS 还在编译，Rose 已经上线

Rose 是一个基于 Zenoh 的轻量级 发布/订阅 与 RPC 通信框架。 它借鉴了 ROS2 的节点（Node）、话题（Topic）、服务（Service）概念，但完全运行在纯 Python 生态中 —— 不挑平台、无需编译、没有 .msg。

为什么不用 ROS？

痛点	ROS	Rose ✅
安装	挑系统和版本，依赖复杂，安装一次半小时	pip install rose-py，一行秒装
开发体验	C++ 改代码等编译，Python 节点 LSP 基本残废	纯 Python，改完即跑，IDE 完整类型提示
消息定义	手写 .msg 文件，无类型提示，还要额外生成代码	原生 Python 类，自动补全 + 静态类型检查
通信引擎	依赖 DDS 栈，部署臃肿，配置繁琐	基于 Zenoh，零额外运行时，开箱即用

设计理念

Rose 提供一种开箱即用的分布式通信体验——

• 轻量核心: 核心依赖仅 zenoh + msgspec，无 DDS、无 ROS 生态包袱
• 类型安全: 基于 msgspec.Struct 定义消息，自动 msgpack 序列化，IDE 和运行时双重类型校验
• 声明式 API: 通过 Node 工厂方法创建发布者/订阅者/服务/客户端，API 清晰一致
• 自发现拓扑: 利用 Zenoh Liveliness Token 实现节点/话题/服务的自动发现，并提供 rrr CLI 工具查看网络拓扑

安装

pip install rose-py

或者使用 uv：

uv add rose-py

使用文档

可查阅 Zread 为本项目生成的 文档

快速上手

所有示例代码位于 examples/ 目录，可直接运行, 此处仅展示核心代码片段。

发布/订阅 (Pub/Sub)

# 终端 A — 传感器发布者
uv run python examples/pub_sub/pub.py

# 终端 B — 日志订阅者（回调模式）
uv run python examples/pub_sub/sub_callback.py

# 或轮询模式
uv run python examples/pub_sub/sub_polling.py

① 定义消息 — examples/pub_sub/msg.py

from rose import Message

class EnvSensorData(Message):
    """环境传感器数据"""
    temperature: float
    humidity: float

消息继承 msgspec.Struct，自带 header.timestamp（自动时间戳）和 header.frame_id，子类只需添加业务字段。

② 发布者 — examples/pub_sub/pub.py

from rose import Node
from msg import EnvSensorData

node = Node("sensor_hub_1")
pub = node.create_publisher("room_a/sensor/env", EnvSensorData)

msg = EnvSensorData(temperature=25.0, humidity=60.5)
pub.publish(msg)  # 类型不匹配自动抛 TypeError

③ 订阅者（回调模式） — examples/pub_sub/sub_callback.py

def on_sensor_data(msg: EnvSensorData, source_key: str) -> None:
    print(f"收到来自 [{source_key}] 的数据:", msg)

node.create_subscriber("room_a/sensor/env", EnvSensorData, on_sensor_data)
node.spin()  # 保持节点运行

④ 订阅者（轮询模式） — examples/pub_sub/sub_polling.py

sub = node.create_subscriber("room_a/sensor/env", EnvSensorData)

while True:
    msg, key = sub.recv()
    print(f"收到 [{key}]:", msg)

RPC（服务/客户端）

# 终端 A — 数学服务端
uv run python examples/rpc/server.py

# 终端 B — 客户端调用
uv run python examples/rpc/client.py

① 定义请求与响应消息 — examples/rpc/msg.py

from rose import Message

class AddIntsReq(Message):
    a: int
    b: int

class AddIntsRes(Message):
    sum: int

② 服务端 — examples/rpc/server.py

def handle_add(req: AddIntsReq) -> AddIntsRes:
    return AddIntsRes(sum=req.a + req.b)

node = Node("math_server")
node.create_service("math/add", AddIntsReq, AddIntsRes, handle_add)
node.spin()

③ 客户端 — examples/rpc/client.py

client = node.create_client("math/add", AddIntsReq, AddIntsRes)

if client.wait_for_service(timeout=3):
    res = client.call(AddIntsReq(a=10, b=20))
    print(res)  # AddIntsRes(sum=30)

客户端通过 Liveliness Token 自动探测服务是否就绪，超时抛出 TimeoutError。

API 概览

Node

节点是通信的核心容器，每个 Node 内部维护一个 Zenoh Session。

方法	描述
Node(name)	创建节点，自动建立 Zenoh 会话
node.spin()	保持节点运行，直到 Ctrl+C
node.close()	优雅关闭节点，释放资源

支持 with 语句自动管理生命周期：

with Node("my_node") as node:
    # 做点什么
    pass  # 自动 close()

Message

所有消息的基类，继承 msgspec.Struct，自带 Header 字段：

• header.timestamp — 自动填入当前时间戳
• header.frame_id — 坐标系 ID（如 "base_link"）

子类只需添加业务字段：

class MyMsg(Message):
    value: float

Publisher[MsgType]

pub = node.create_publisher(key_expr, MsgClass)
pub.publish(msg)

• 发布时自动做类型校验，类型不匹配抛出 TypeError
• 自动注册 Liveliness Token

Subscriber[MsgType]

# 回调模式
sub = node.create_subscriber(key_expr, MsgClass, callback)

# 轮询模式
sub = node.create_subscriber(key_expr, MsgClass)
msg, key = sub.recv(timeout=2.0)

Service[ReqType, ResType]

service = node.create_service(key_expr, ReqClass, ResClass, handler)

• handler 接收请求消息，返回响应消息
• 异常自动捕获并返回错误信息给客户端

Client[ReqType, ResType]

client = node.create_client(key_expr, ReqClass, ResClass)
if client.wait_for_service(timeout=3):
    res = client.call(request, timeout=2.0)

• wait_for_service() — 通过 Liveliness Token 探测服务端
• call() — 同步阻塞调用，超时抛出 TimeoutError

内置基础类型

Rose 内置了一些类 ROS 的几何基础类型：

类型	说明
Vector3	三维向量 (x, y, z)，提供 to_tuple() / from_tuple()
Quaternion	四元数 (x, y, z, w)，默认单位四元数 w=1
Pose	位姿，组合 position: Vector3 和 orientation: Quaternion

CLI 诊断工具

Rose 提供了一个 CLI 工具 rrr（Rose 网络诊断），用于查看当前网络的拓扑结构：

# 查看所有节点/话题/服务（完整拓扑）
rrr ls

# 列出所有节点
rrr node list

# 查看节点详情
rrr node info sensor_hub_1

# 列出所有话题
rrr topic list

# 查看话题详情
rrr topic info room_a/sensor/env

# 列出所有服务
rrr service list

# 查看服务详情
rrr service info math/add

项目结构

rose/
├── src/rose/                  # 核心库
│   ├── __init__.py            # 导出 Node, Message
│   ├── message.py             # 消息基类 + 几何基础类型
│   ├── node.py                # Node + Publisher/Subscriber/Service/Client
│   └── probe.py               # CLI 诊断工具
├── examples/                  # 完整可运行示例
│   ├── pub_sub/               #   发布/订阅
│   │   ├── msg.py
│   │   ├── pub.py
│   │   ├── sub_callback.py
│   │   └── sub_polling.py
│   └── rpc/                   #   RPC 服务/客户端
│       ├── msg.py
│       ├── server.py
│       └── client.py
└── tests/                     # 测试套件
    ├── test_message.py
    ├── test_node.py
    ├── test_probe.py
    └── benchmark_*.py         # 性能基准测试

依赖

• eclipse-zenoh >= 1.9.0
• msgspec >= 0.21.1
• typer >= 0.25.1
• loguru >= 0.7.3
• rich >= 15.0.0

性能基准

与 ROS 2 Humble 的延迟进行对比 (单位:µs) (仅供参考)

详见 BENCHMARK.md

License

MIT