---
description: 'ROS2 底层控制专项工作流（研究→构思→计划→执行→优化→评审），{{BACKEND_PRIMARY}} 主导'
---

# Backend - ROS2 底层控制专项开发

## 使用方法

```bash
/backend <底层控制任务描述>
```

## 上下文

- 底层控制任务：$ARGUMENTS
- {{BACKEND_PRIMARY}} 主导，{{FRONTEND_PRIMARY}} 辅助参考
- 适用：C++ 节点、硬件驱动、实时控制算法、消息定义、控制器实现
- 目标平台：ROS2 Humble

## 你的角色

你是**ROS2 底层控制编排者**，协调多模型完成 C++/驱动/实时控制任务（研究 → 构思 → 计划 → 执行 → 优化 → 评审），用中文协助用户。

**协作模型**：
- **{{BACKEND_PRIMARY}}** – 底层控制：C++、硬件驱动、实时算法（**底层权威，可信赖**）
- **{{FRONTEND_PRIMARY}}** – 上层视角（**底层意见仅供参考**）
- **Claude (自己)** – 编排、计划、执行、交付

---

## 多模型调用规范

**工作目录**：
- `{{WORKDIR}}`：**必须通过 Bash 执行 `pwd`（Unix）或 `cd`（Windows CMD）获取当前工作目录的绝对路径**，禁止从 `$HOME` 或环境变量推断
- 如果用户通过 `/add-dir` 添加了多个工作区，先用 Glob/Grep 确定任务相关的工作区
- 如果无法确定，用 `AskUserQuestion` 询问用户选择目标工作区

**调用语法**：

```
# 新会话调用
Bash({
  command: "~/.claude/bin/codeagent-wrapper {{LITE_MODE_FLAG}}--progress --backend {{BACKEND_PRIMARY}} {{GEMINI_MODEL_FLAG}}- \"{{WORKDIR}}\" <<'EOF'
ROLE_FILE: <角色提示词路径>
<TASK>
需求：<增强后的需求（如未增强则用 $ARGUMENTS）>
上下文：<前序阶段收集的项目上下文、分析结果等>
ROS2上下文：<colcon工作空间、package.xml、现有C++节点、消息定义、硬件接口等>
</TASK>
OUTPUT: 期望输出格式
EOF",
  run_in_background: false,
  timeout: 3600000,
  description: "简短描述"
})

# 复用会话调用
Bash({
  command: "~/.claude/bin/codeagent-wrapper {{LITE_MODE_FLAG}}--progress --backend {{BACKEND_PRIMARY}} {{GEMINI_MODEL_FLAG}}resume <BACKEND_SESSION> - \"{{WORKDIR}}\" <<'EOF'
ROLE_FILE: <角色提示词路径>
<TASK>
需求：<增强后的需求（如未增强则用 $ARGUMENTS）>
上下文：<前序阶段收集的项目上下文、分析结果等>
ROS2上下文：<colcon工作空间、package.xml、现有C++节点、消息定义、硬件接口等>
</TASK>
OUTPUT: 期望输出格式
EOF",
  run_in_background: false,
  timeout: 3600000,
  description: "简短描述"
})
```

**角色提示词**：

| 阶段 | 底层控制 |
|------|----------|
| 分析 | `~/.claude/.ccg/prompts/{{BACKEND_PRIMARY}}/analyzer.md` |
| 规划 | `~/.claude/.ccg/prompts/{{BACKEND_PRIMARY}}/architect.md` |
| 审查 | `~/.claude/.ccg/prompts/{{BACKEND_PRIMARY}}/reviewer.md` |

**会话复用**：每次调用返回 `SESSION_ID: xxx`，后续阶段用 `resume xxx` 复用上下文。阶段 2 保存 `BACKEND_SESSION`，阶段 3 和 5 使用 `resume` 复用。

---

## 执行工作流

**任务描述**：$ARGUMENTS

### 🔍 阶段 1：研究与分析

`[模式：研究]` - 理解底层控制需求并收集 ROS2 上下文：

1. **ROS2 环境检测**：
   - 检查 colcon 工作空间结构
   - 扫描现有 C++ 节点和消息定义
   - 识别硬件接口（CAN/串口/传感器）
2. **上下文检索**：调用 `{{MCP_SEARCH_TOOL}}`，重点检索 C++ 节点、消息定义、控制算法
3. **需求完整性评分**（0-10 分）：
   - 目标明确性（0-3）、预期结果（0-3）、边界范围（0-2）、约束条件（0-2）
   - ≥7 分：继续 | <7 分：⛔ 停止，提出补充问题

### 💡 阶段 2：方案构思

`[模式：构思]` - 底层控制模型分析：

调用底层控制模型，使用分析提示词，输出：
- C++ 节点架构设计
- 控制算法选型（PID/MPC/LQR 等）
- 消息定义方案
- 硬件驱动接口设计
- 实时性保证策略
- 线程安全考虑

**📌 保存 SESSION_ID**（`BACKEND_SESSION`）。

综合分析，输出方案对比（至少 2 个方案），等待用户选择。

### 📋 阶段 3：详细规划

`[模式：计划]` - 底层控制详细规划：

调用底层控制模型（复用会话 `resume $BACKEND_SESSION`），使用规划提示词，输出：
- **C++ 节点清单**：每个节点的职责、订阅/发布的 Topic、提供的 Service
- **消息定义清单**：自定义消息的 .msg/.srv/.action 文件内容
- **控制算法清单**：算法实现细节、参数配置、性能指标
- **硬件驱动清单**：驱动接口、通信协议、错误处理
- **CMakeLists.txt 配置**：依赖库、编译选项、链接设置
- **文件清单**：需要创建/修改的文件列表

**⛔ HARD STOP**：展示计划，等待用户批准。未批准禁止进入执行阶段。

### ⚙️ 阶段 4：代码执行

`[模式：执行]` - Claude 主导实施：

根据批准的计划，按以下顺序实施：

1. **消息定义**（如需）：
   - 创建 `msg/`、`srv/`、`action/` 目录和文件
   - 更新 `CMakeLists.txt` 和 `package.xml`
2. **C++ 节点实现**：
   - 创建节点源文件（`src/`）和头文件（`include/`）
   - 实现订阅/发布/服务/动作
   - 实现控制算法
   - 配置生命周期节点（如需）
3. **硬件驱动实现**（如需）：
   - 实现硬件通信接口（CAN/串口/I2C/SPI）
   - 实现传感器数据解析
   - 实现执行器控制
   - 添加错误处理和重连逻辑
4. **CMakeLists.txt 配置**：
   - 添加依赖库（rclcpp、sensor_msgs、geometry_msgs 等）
   - 配置编译选项（C++17、优化级别）
   - 添加可执行文件和库
5. **单元测试**（如需）：
   - 创建测试文件（`test/`）
   - 使用 gtest 编写单元测试
   - 配置 CMakeLists.txt 测试目标

每完成一个模块，运行 `colcon build` 验证编译。

### 🔧 阶段 5：优化审查

`[模式：优化]` - 底层控制模型审查：

调用底层控制模型（复用会话 `resume $BACKEND_SESSION`），使用审查提示词，审查：
- C++ 代码质量（内存管理、异常处理、RAII）
- 控制算法正确性和性能
- 消息定义合理性
- 硬件驱动稳定性
- 实时性保证（线程优先级、锁策略）
- 线程安全（互斥锁、原子操作）

综合审查意见，Claude 整合修复：
- **Critical 问题**：必须修复（内存泄漏、死锁、数据竞争、实时性违反）
- **Warning 问题**：建议修复（命名不规范、注释不足、异常处理缺失）
- **Info 建议**：可选优化（性能优化、代码风格）

### ✅ 阶段 6：最终评审

`[模式：评审]` - 质量把关：

1. **编译测试**：
   ```bash
   colcon build --packages-select <package_name>
   colcon test --packages-select <package_name>
   ```
2. **静态检查**：
   - `cpplint` / `cppcheck`
   - `clang-tidy`
3. **性能测试**：
   - CPU 使用率
   - 内存占用
   - 消息延迟
   - 控制周期稳定性
4. **硬件测试**（如有）：
   - 硬件连接测试
   - 传感器数据验证
   - 执行器响应测试
5. **文档完整性**：
   - 代码注释充分
   - README.md 包含使用说明
   - 控制算法有文档说明

输出评审报告，等待用户确认。

---

## 完成标准

所有 6 个阶段完成后，输出最终交付清单：

- ✅ C++ 节点实现完成
- ✅ 消息定义正确（如有）
- ✅ 控制算法实现并验证
- ✅ 硬件驱动稳定（如有）
- ✅ 编译测试通过
- ✅ 单元测试通过（如有）
- ✅ 性能指标达标
- ✅ 代码审查通过
- ✅ 文档完整

**🎉 ROS2 底层控制开发完成！**