rclpy 兼容的numpy

`rclpy` 是 ROS 2（Robot Operating System）的一个 Python 包，它是 ROS 2 的官方 Python API，用于编写在 Robot Operating System 2 环境中的 Python 程序。`numpy` 是一个流行的开源库，用于处理数值计算和大型数组操作。

`rclpy` 和 `numpy` 在某些场景下可能会交互，尤其是在处理传感器数据、消息队列中的多维度数据或者需要执行数值运算的时候。虽然 `rclpy` 本身并不直接提供对 `numpy` 的兼容，但你可以利用 `numpy` 对数据进行预处理或分析，然后再将结果转换为适合 `rclpy` 中的消息类型。

然而，由于 ROS 2 的设计和内存管理考虑，不建议在实时性要求高的任务中使用 `numpy` 进行大量计算，因为它可能不是最优的选择。如果你确实需要高性能的数组操作，ROS 2 也有其自身的消息类型如 `geometry_msgs/PoseArray` 或 `sensor_msgs/Image`，可以直接在其中处理数据。

要在 `rclpy` 中使用 `numpy`，你需要确保以下几点：
1. 导入 `numpy` 库：`import numpy as np`
2. 将 `numpy` 数组转换为 `rclpy` 可接受的数据结构，例如 `msg_array = rclpy.utilities.array_to_msg(np_array, msg_class)`
3. 使用 `numpy` 对数据进行处理后，记得及时发布到话题或者存储到合适的地方。

相关问题：
1. 如何在 `rclpy` 中安全地处理大型 `numpy` 数组？
2. 是否可以直接在 `rclpy` 中使用 `numpy` 的功能，还是必须先转换数据？
3. 在 ROS 2 中，如何避免在实时任务中使用 `numpy` 的性能开销？