【ROS】—— ROS快速上手

news2024/11/14 11:07:14

文章目录

  • 前言
  • 1. ROS-melodic 安装
  • 2. ROS基本操作
    • 2.1 创建工作空间
    • 2.2 创建功能包
    • 2.3 HelloWorld(C++版)
    • 2.4 HelloWorld(Python版)
  • 3. Vscode ROS 插件
  • 4. vscode 使用基本配置
    • 4.1 启动 vscode
    • 4.2 vscode 中编译 ros
  • 5. launch文件演示
  • 6. ROS文件系统
  • 7. ROS文件系统相关命令

前言

📢本系列将依托赵虚左老师的ROS课程，写下自己的一些心得与笔记。
📢课程链接:https://www.bilibili.com/video/BV1Ci4y1L7ZZ
📢讲义链接:http://www.autolabor.com.cn/book/ROSTutorials/index.html
📢 文章可能存在疏漏的地方，恳请大家指出。

1. ROS-melodic 安装

    推荐这篇博客Ubuntu18.04安装Ros(最新最详细亲测)，讲解详细，安装基本不会有太大的问题。

2. ROS基本操作

ROS中的程序即便使用不同的编程语言，实现流程也大致类似，以当前HelloWorld程序为例，实现流程大致如下：

  1. 先创建一个工作空间；
  2. 再创建一个功能包；
  3. 编辑源文件；
  4. 编辑配置文件；
  5. 编译并执行。

2.1 创建工作空间

使用系统命令创建工作空间目录，然后运行ROS的工作空间初始化即可完成创建过程

mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/src
catkin_init_workspace

创建完成后，可以在工作空间的根目录下使用catkin_make命令编译整个工作空间。

cd ~/catkin_ws/
catkin_make

运行以下指令使环境生效。

source devel/setup.bash

用如下命令查看环境变量是否生效

echo $ROS_PACKAGE_PATH

打印如下，则设置成功。
在这里插入图片描述为了使环境变量在所有终端中都有效，输入以下命令。

echo "source ~/catkin_ws/devel/setup.bash">> ~/.bashrc

2.2 创建功能包

cd src
catkin_create_pkg 自定义ROS包名 roscpp rospy std_msgs

创建完成后，回到工作空间再编译一遍。

cd ..
catkin_make

2.3 HelloWorld(C++版)

1.进入 ros 包的 src 目录编辑源文件

//1.包含 ros 的头文件
//2.编写 main 函数
//3.初始化ros节点
//4.输出日志

#include "ros/ros.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    //执行 ros 节点初始化
    ros::init(argc,argv,"hello");
    //创建 ros 节点句柄(非必须)
    ros::NodeHandle n;
    //控制台输出 hello world
    ROS_INFO("hello world!");

    return 0;
}

2.编辑 ros 包下的 Cmakelist.txt文件

add_executable(步骤3的源文件名
  src/步骤3的源文件名.cpp
)

target_link_libraries(步骤3的源文件名
  ${catkin_LIBRARIES}
)

3.进入工作空间目录并编译

cd ~/catkin_ws/
catkin_make

在这里插入图片描述

4.打开roscore

roscore

5.rosrun启动文件（rosrun 包名 节点名）

rosrun hellowolrd 步骤3的源文件名

运行成功会出现以下打印信息：
在这里插入图片描述

2.4 HelloWorld(Python版)

1.进入 ros 包添加 scripts 目录并编辑 python 文件

cd ros包
mkdir scripts

新建 python 文件: (文件名自定义)

#! /usr/bin/env python
#-- coding:UTF-8 --
# 第一行指定解释器

# 1.导包
# 2.编写主入口
# 3.初始化ros节点
# 4.输出日志

import rospy

if __name__ == "__main__":
	rospy.init_node("Hello")
	rospy.loginfo("Hello World!!!")

2.为 python 文件添加可执行权限

chmod +x 自定义文件名.py

3.编辑 ros 包下的 CamkeList.txt 文件

catkin_install_python(PROGRAMS scripts/自定义文件名.py
  DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
)

4.进入工作空间目录并编译

cd ~/catkin_ws/
catkin_make

在这里插入图片描述
5.打开roscore

roscore

rosrun 包名 自定义文件名.py

运行成功会出现以下打印信息：
在这里插入图片描述

3. Vscode ROS 插件

C/C++ \ Cmake \Cmake Tools\python\ROS
在这里插入图片描述

4. vscode 使用基本配置

4.1 启动 vscode

code .

4.2 vscode 中编译 ros

快捷键 ctrl + shift + B 调用编译，选择:catkin_make:build
可以点击配置设置为默认，修改.vscode/tasks.json 文件
把这个

{
	"version": "2.0.0",
	"tasks": [
		{
			"type": "catkin_make",
			"args": [
				"--directory",
				"/home/yuan/catkin_ws",
				"-DCMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo"
			],
			"problemMatcher": [
				"$catkin-gcc"
			],
			"group": "build",
			"label": "catkin_make: build"
		}
	]
}

改为

{
// 有关 tasks.json 格式的文档，请参见
    // https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=733558
    "version": "2.0.0",
    "tasks": [
        {
            "label": "catkin_make:debug", //代表提示的描述性信息
            "type": "shell",  //可以选择shell或者process,如果是shell代码是在shell里面运行一个命令，如果是process代表作为一个进程来运行
            "command": "catkin_make",//这个是我们需要运行的命令
            "args": [],//如果需要在命令后面加一些后缀，可以写在这里，比如-DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES=“pac1;pac2”
            "group": {"kind":"build","isDefault":true},
            "presentation": {
                "reveal": "always"//可选always或者silence，代表是否输出信息
            },
            "problemMatcher": "$msCompile"
        }
    ]
}

4.4 创建 ROS 功能包
选定 src 右击 —> create catkin package
设置包名 添加依赖
PS1: 如果没有代码提示
修改 .vscode/c_cpp_properties.json
设置 “cppStandard”: “c++17”
PS2: main 函数的参数不可以被 const 修饰
PS3: 当ROS__INFO 终端输出有中文时，会出现乱码
解决办法：在函数开头加入下面代码的任意一句

setlocale(LC_CTYPE, "zh_CN.utf8");
setlocale(LC_ALL, "");

其余步骤与之前一致。

5. launch文件演示

  1. 选定功能包右击 —> 添加 launch 文件夹
  2. 选定 launch 文件夹右击 —> 添加 launch 文件
  3. 编辑 launch 文件内容
<launch>
    <node pkg="helloworld" type="demo_hello" name="hello" output="screen" />
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1"/>
    <node pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" name="key1" />
</launch>

node ---> 包含的某个节点
pkg -----> 功能包
type ----> 被运行的节点文件
name --> 为节点命名
output-> 设置日志的输出目标
  1. 运行 launch 文件
    roslaunch 包名 launch文件名
  2. 运行结果: 一次性启动了多个节点

6. ROS文件系统

在这里插入图片描述

WorkSpace --- 自定义的工作空间

    |--- build:编译空间，用于存放CMake和catkin的缓存信息、配置信息和其他中间文件。
    |--- devel:开发空间，用于存放编译后生成的目标文件，包括头文件、动态&静态链接库、可执行文件等。
    |--- src: 源码
        |-- package：功能包(ROS基本单元)包含多个节点、库与配置文件，包名所有字母小写，只能由字母、数字与下划线组成
            |-- CMakeLists.txt 配置编译规则，比如源文件、依赖项、目标文件
            |-- package.xml 包信息，比如:包名、版本、作者、依赖项...(以前版本是 manifest.xml)
            |-- scripts 存储python文件
            |-- src 存储C++源文件
            |-- include 头文件
            |-- msg 消息通信格式文件
            |-- srv 服务通信格式文件
            |-- action 动作格式文件
            |-- launch 可一次性运行多个节点 
            |-- config 配置信息
        |-- CMakeLists.txt: 编译的基本配置

package.xml
该文件定义有关软件包的属性，例如软件包名称，版本号，作者，维护者以及对其他catkin软件包的依赖性。请注意，该概念类似于旧版 rosbuild 构建系统中使用的manifest.xml文件。

CMakelists.txt
文件CMakeLists.txt是CMake构建系统的输入，用于构建软件包。任何兼容CMake的软件包都包含一个或多个CMakeLists.txt文件，这些文件描述了如何构建代码以及将代码安装到何处。

7. ROS文件系统相关命令

ROS 的文件系统本质上都还是操作系统文件，我们可以使用Linux命令来操作这些文件，不过，在ROS中为了更好的用户体验，ROS专门提供了一些类似于Linux的命令，这些命令较之于Linux原生命令，更为简介、高效。文件操作，无外乎就是增删改查与执行等操作，接下来，我们就从这五个维度，来介绍ROS文件系统的一些常用命令。

1.增
catkin_create_pkg 自定义包名 依赖包 === 创建新的ROS功能包
sudo apt install xxx === 安装 ROS功能包

2.删
sudo apt purge xxx ==== 删除某个功能包

3.查
rospack list === 列出所有功能包
rospack find 包名 === 查找某个功能包是否存在，如果存在返回安装路径
roscd 包名 === 进入某个功能包
rosls 包名 === 列出某个包下的文件
apt search xxx === 搜索某个功能包

4.改
rosed 包名 文件名 === 修改功能包文件
需要安装 vim
比如:rosed turtlesim Color.msg

5.执行
5.1roscore
roscore === 是 ROS 的系统先决条件节点和程序的集合， 必须运行 roscore 才能使 ROS 节点进行通信。
roscore 将启动:

  • ros master
  • ros 参数服务器
  • rosout 日志节点

用法:

roscore

或(指定端口号)

roscore -p xxxx

5.2rosrun
rosrun 包名 可执行文件名 === 运行指定的ROS节点
比如:rosrun turtlesim turtlesim_node

5.3roslaunch
roslaunch 包名 launch文件名 === 执行某个包下的 launch 文件

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