《ROS入门21讲》---古月居学习详细记录-USB迷|专注于互联网分享

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一、ROS是什么？

ROS是机器人操作系统（Robot Operating System）的英文缩写

一个好比喻：机器人上跑ROS=PC上跑windows=手机上跑安卓

二、ROS安装及对应版本

2.1鱼香ROS一键安装其中还可以选择一键安装其它一些应用，推荐

wget http://fishros/install -O fishros && bash fishros

2.2 ubuntu16.04对应ros-kinetic；

ubuntu18.04对应ros-melodic；

ubuntu20.04对应ros-noetic

2.3 rosdep无法更新，解决：一行代码安装rosdepc

curl http://fishros/tools/install/rosdepc | bash

2.4 小海龟测试

roscore                               //启动
rosrun  turtlesim turtlesim_node      //仿真
rosrun  turtlesim turtle_teleop_key   //键盘控制

三、ros核心概念

3.1 节点-执行单元（各 .cpp文件）

3.2 话题（topic）---异步通信机制

（1）节点间用来传输数据的重要总线

（2）使用发布/订阅模型，数据由发布者传到订阅者，同一个话题的订阅者或发布者可以不唯一。

3.3 消息（message）--话题数据

（1）用编程语言无关的.msg文件定义，编译过程生成对应的代码文件

3.3 服务（service）---同步通信机制

（1）使用客户端/服务端模型，客户端发送请求数据，服务完成处理后返回数据；

（2）使用编程语言无关的.srv文件定义请求和应答数据结构，编译过程生成对应的代码文件；

四、ROS常用命令行指令

rostopic 查看话题相关

rosservice 服务相关

rosnode 节点相关

rosparam 参数相关

例如：输入rosnode 查看后面可接命令及其对应说明，其它命令类似

再例如：输入topic 接pub -r 10 表示给话题发布一个每秒10次的频率指令

再一个话题记录和复现指令：

rosbag record -a -O cmd-recode     //开始记录路径，按ctrl+c结束，文件在当前路径下
rosbag play  cmd_record.bag        //重新打开小乌龟，按包的路径行驶

五、创建工作空间和功能包

5.1 src：代码空间（装各个功能包 build：编译空间 devel：开发空间 install：安装空间

mkdir -p ~/catkin_ws/src     //创建ros工作空间，我叫它大包
cd ~/catkin_ws/src      //src下每个文件夹代表一个package，每个pakage下的.cpp文件是一个ROS节点
catkin_init_workspace        //初始化src空间

cd ~/catkin_ws/              //进入大包编译，每一次改动工作空间内的内容都要重新进大包编译
catkin_make

source devel/setup.bash      //编译后更新

5.2 创建功能包:进入大包的src下创建，test_pkg代表功能包，这三个std_msgs rospy roscpp等等就是运行test_pkg包所需依赖。出现CM和package表示创建成功。然后回到大包：编译---->更新

catkin_creat_pkg test_pkg std_msgs rospy roscpp

六、发布者publisher的编程实现---发布velocity_publisher.cpp（将其放入对应功能包的src下）

6.1进入src下创建learning_topic功能包，上面的test_pkg也就是指这种包，后面类似

catkin_creat_pkg  learning_topic roscpp rospy std_msgs geometry_msgs turtlesim

6.2在功能包下的CMakeLists.txt文件中加如相应cmake语句

add_executable(velocity_publisher  src/velocity_publisher.cpp)  //连接可执行程序
target_link_libraries(velocity_publisher  ${catkin_LIBRARIES})  //将此程序连接库

每次作修改都需要回大包编译更新。下面全默认该操作，就不再写了。

6.3 操作及结果如下

roscore                                   //启动
rosrun turtlesim turtlesim_node           //仿真
rosrun learning_topic velocity_publisher  //启动velocity_publisher节点

七、订阅者Subscriber的编程实现--订阅pose_subscriber.cpp

7.1还是在learning_topic功能包下

7.2在功能包下的CMakeLists.txt文件中加如相应cmake语句

add_executable(pose_subscriber  src/pose_subscriber.cpp  )
target_link_libraries(pose_subscriber  ${catkin_LIBRARIES})

7.3和上面一样，第三步换成启动pose_subscriber节点，结果如下

八、话题消息的自定义和使用

8.1自定义Person.msg文件，该文件在learning_topic下的msg里

8.2在packaga.xml文件中加入自定义包依赖

<build_export_depend>message_generation</build_export_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

8.3 CMakeLists.txt文件中加如相应cmake语句

find_package(.......message_generation)
add_message_files( FILES  Person.msg)         //连接依赖
generate_messages(  DEPENDENCIES std_msgs)
catkin_package(CATKIN_DEPENDS geometry_msgs roscpp rospy std_msgs turtlesim message_runtime)

add_executable(person_publisher  src/person_publisher.cpp  )       //连接2个节点
target_link_libraries(person_publisher  ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_publisher ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)  

add_executable(person_subscriber  src/person_subscriber.cpp )
target_link_libraries(person_subscriber  ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_subscriber ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)

8.4 操作及结果如下

九、客户端client的编程实现----turtle_spawn.cpp

9.1 进入大包的src下---创建learning_service功能包

catkin_create_pkg learning_service roscpp rospy std_msgs geometry_msgs turtlesim

9.2 CMakeLists.txt文件中加如相应cmake语句

add_executable(turtle_spawn  src/turtle_spawn.cpp)
target_link_libraries(turtle_spawn  ${catkin_LIBRARIES})

9.3 操作及结果如下

十、服务端server的编程实现---turtle_command_server.cpp

10.1 还是在learning_service功能包下

10.2 CMakeLists.txt文件中加如相应cmake语句

add_executable(turtle_command_server  src/turtle_command_server.cpp)
target_link_libraries(turtle_command_server  ${catkin_LIBRARIES})

10.3 操作及结果如下

十一、服务数据的自定义与使用--person_client.cpp和person_server.cpp

11.1 还是在learning_service功能包下，创建srv文件夹，再在其下创建Person.srv文件

11.2在package.xml中添加功能包依赖

 <build_depend>message_generation</build_depend>
 <exec_depend>message_runtime</exec_depend>

11.3 CMakeLists.txt文件中加如相应cmake语句

find_package(.......message_generation)
add_message_files( FILES  Person.srv)                     //连接依赖
generate_messages(  DEPENDENCIES std_msgs)
catkin_package(CATKIN_DEPENDS geometry_msgs roscpp rospy std_msgs turtlesim message_runtime)

add_executable(person_server  src/person_server.cpp)      //连接两个节点
target_link_libraries(person_server  ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_server ${PROJECT_NAME}_gencpp)

add_executable(person_client  src/person_client.cpp)
target_link_libraries(person_client  ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_client ${PROJECT_NAME}_gencpp)

11.4 操作及结果如下 十二、参数的使用与编程方法--parameter_config.cpp

12.1 rosparam---各后接命令

12.2 例如操作如下，示范用dump命令将全部参数转成当前目录的文件

12.3 创建learning_parameter功能包

catkin_creat_pkg learning_parameter roscpp rospy std_srvs

12.4 CMakeLists.txt文件中加如相应cmake语句

add_executable(parameter_config  src/parameter_config.cpp)
target_link_libraries(parameter_config   ${catkin_LIBRARIES})

12.5 操作乌龟背景板变白色

十三、ROS中的坐标系管理系统

13.1先安装tf包

sudo apt install ros-melodic-turtle-tf   //melodic换成自己对应ros版本

13.2 操作及结果如下

13.3 在上述操作基础上再输入 5 6 指令，然后操作7-fixed reame修改为world坐标系，再8-添加tf

十四、tf坐标系广播与监听的编程实现---turtle_tf_broadcaster.cpp和turtle_tf_listener.cpp

14.1创建learning_tf功能包

catkin_creat_pkg learning_tf roscpp rospy tf turtlesim

14.2配置相应CMakeLists.txt文件

add_executable(turtle_tf_broadcaster src/turtle_tf_broadcaster.cpp)
target_link_libraries(turtle_tf_broadcaster ${catkin_LIBRARIES})

add_executable(turtle_tf_listener src/turtle_tf_listener.cpp)
target_link_libraries(turtle_tf_listener ${catkin_LIBRARIES})

14.3操作及结果如下

十五、launch启动文件的使用方法

15.1 launch文件：通过xml文件实现多节点的配置和启动

15.2launch文件语法： pkg是功能包名，type是节点（.cpp）文件名，name是这个节点在运行中的起名

15.3 启动simple.launch 可以看到同时启动了里面的两个节点

15.4 启动turtlesim_parameter_config.launch节点，可以看到参数加在节点下面，就带节点当前缀

15.5 同理turtlesim_remap.launch节点，可以看到remap是将参数名字改为了后面的，include则是可以包含其它的launch文件，类似于C语言中的头文件包含