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ros学习记录

发表于 更新于 分类于
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ros学习记录

安装

配置软件源

打开软件与更新，配置 ubuntu 的软件和更新，并且允许安装未经认证的软件

官方默认安装源

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sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

清华的安装源

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sudo sh -c '. /etc/lsb-release && echo "deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ros/ubuntu/ `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

中科大安装源

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sudo sh -c '. /etc/lsb-release && echo "deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ros/ubuntu/ `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

设置key

在终端中输入

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sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654

安装ros

首先需要更新源和 apt，终端中输入

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sudo apt update

然后开始安装 ros，终端输入

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sudo apt install ros-noetic-desktop-full

配置环境变量

在终端中输入指令

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echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

卸载指令

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sudo apt remove ros-noetic-*

初始化 rosdep

在命令行中输入指令

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sudo rosdep init
rosdep update

有些版本老的ros会报错，因为是缺少依赖，那就需要安装构建依赖

首先安装构建依赖的相关工具

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sudo apt install python3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool build-essential
sudo apt install python3-rosdep

如果不是依赖的问题，就可以看看 ros安装

ros介绍

ros的文件系统

ros的指令

rosnode获取节点信息的指令

  • rosnode ping 测试到节点的连接状态
  • rosnode list 列出活动节点
  • rosnode info 打印节点信息
  • rosnode machine 列出指定设备上节点
  • rosnode kill 杀死某个节点
  • rosnode cleanup 清除不可连接的节点

rostopic获取话题信息的指令

  • rostopic bw 显示主题使用的带宽
  • rostopic delay 显示带有 header 的主题延迟
  • rostopic echo 打印消息到屏幕
  • rostopic find 根据类型查找主题
  • rostopic hz 显示主题的发布频率
  • rostopic info 显示主题相关信息
  • rostopic list 显示所有活动状态下的主题
  • rostopic pub 将数据发布到主题
  • rostopic type 打印主题类型

rosmsg获取有关消息类型信息的指令

  • rosmsg show 显示消息描述
  • rosmsg info 显示消息信息
  • rosmsg list 列出所有消息
  • rosmsg md5 显示 md5 加密后的消息
  • rosmsg package 显示某个功能包下的所有消息
  • rosmsg packages 列出包含消息的功能包

rosservice获取服务信息的指令

  • rosservice args 打印服务参数
  • rosservice call 使用提供的参数调用服务
  • rosservice find 按照服务类型查找服务
  • rosservice info 打印有关服务的信息
  • rosservice list 列出所有活动的服务
  • rosservice type 打印服务类型
  • rosservice uri 打印服务的 ROSRPC uri

rossrv显示有关服务类型信息的指令

  • rossrv show 显示服务消息详情
  • rossrv info 显示服务消息相关信息
  • rossrv list 列出所有服务信息
  • rossrv md5 显示 md5 加密后的服务消息
  • rossrv package 显示某个包下所有服务消息
  • rossrv packages 显示包含服务消息的所有包

rosparam获取和设置参数信息的指令

  • rosparam set 设置参数
  • rosparam get 获取参数
  • rosparam load 从外部文件加载参数
  • rosparam dump 将参数写出到外部文件
  • rosparam delete 删除参数
  • rosparam list 列出所有参数

设置命名空间和重映射

在 rosrun 时的节点名称之后添加 __ns:=namespace 设置命名空间

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rosrun turtlesim turtlesim_node __ns:=/xxx

在 rosrun 时的节点名称之后添加 __name:=newname

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rosrun turtlesim turtlesim_node __name:=t1
rosrun turtlesim turtlesim_node /turtlesim:=t1(不适用于python)

设置话题重映射

rosrun名称重映射语法: rorun 包名 节点名 话题名:=新话题名称

设置参数

rosrun 包名 节点名称 _参数名:=参数值

一些需要注意的

在每一种通信都需要依赖于 ros 的句柄，所以就是在实例化各种通信端之前都需要初始化一个句柄

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ros::NodeHandle nh;

话题通信

话题操作基本思想就是创建两个节点，然后这两个节点需要有一致的话题，然后作为发布方会发送该话题的消息，而接收放就接收该话题的消息，以此实现通信

发布方

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// 初始化发布方，话题名称，保存的最大消息数
ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("chatter",10);
// 初始化消息
std_msgs::String msg;
msg.data = "message";
// 发布话题
pub.publish(msg);

订阅方

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// 订阅回调函数
void doMsg(const std_msgs::String::ConstPtr& msg_p);
// 初始化订阅方 话题名称，保存的最大消息数，绑定订阅回调函数
ros::Subscriber sub = nh.subscribe<std_msgs::String>("chatter",10,doMsg);
// 循环接收消息
ros::spin();

自定义msg

msgs是一个文本文件，每一行分别是字段类型和字段名称

首先在功能包下新建 msg 目录，添加文件 xxx.msg xxx是自定义的名称，内容可以自定义，这里暂定为

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string name
uint16 age

在 package.xml 中添加编译依赖与执行依赖

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

在 CMakeLists.txt 编辑相关配置

  • 在 find_package 中添加 message_generation 与 std_msgs
  • 在 add_message_files 中添加 msg 文件 xxx.msg
  • 在 generate_messages 中添加 std_msgs

编译之后会生成一个头文件，位于 \devel\include\包名\xxx.h ，并且1需要配置该头文件的路径，然后就可以像 std_msgs 一样使用了

服务通信

ros 系统负责存储服务端和客户端的注册信息，并且匹配话题相同的服务端和客户端，并且建立连接，之后客户端请求，服务端响应

自定义服务器

功能包下新建 srv 目录，添加 xxx.srv 文件，内容为（根据自己需求来定义）

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# 客户端请求时发送的两个数据
int32 num1
int32 num2
---
# 服务器响应发送的数据
int32 sum

中间记得加 --- 来做划分

编辑配置文件，在 package.xml 中添加编译依赖与执行依赖

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

在 CMakeLists.txt 中编辑相关配置

  • 在 find_package 中添加 message_generation 与 std_msgs
  • 在 add_service_files 中添加 msg 文件 xxx.srv
  • 在 generate_messages 中添加 std_msgs

编译之后会生成一个头文件，位于 \devel\include\包名\xxx.h ，并且1需要配置该头文件的路径，然后就可以作为头文件被引入使用了

服务端

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// 服务器响应回调函数
bool doReq(demo03_server_client::AddInts::Request& req,demo03_server_client::AddInts::Response& resp);
// 初始化服务端 服务话题名称，接收到请求的回调函数
ros::ServiceServer server = nh.advertiseService("AddInts", doReq);

客户端

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// 创建客户端对象
ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<demo03_server_client::AddInts>("AddInts");
// 等待服务器启动
// 1
ros::service::waitForService("AddInts");
// 2
client.waitForExistence();
// 发送请求的客户端数据
demo03_server_client::AddInts ai;
// 发送请求,返回 bool 值，标记是否成功
bool flag = client.call(ai);

参数服务器

有两种增删改查的参数操作

设置参数

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// 1
ros::NodeHandle::setParam(key, value);
// 2
ros::param::set(key, value);

获取参数

第一种方式

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ros::NodeHandle::param(key, default_value);
ros::NodeHandle::getParam(key, &value);
ros::NodeHandle::getParamCache(key, &value);
// 获取所有并且存放在vector中
ros::NodeHandle::getParamNames(std::vector<std::string>&);
ros::NodeHandle::hasParam(key);
ros::NodeHandle::searchParam(key, &value);

第二种方式

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ros::param::get(key, &value);
ros::param::getCache(key, &value);
ros::param::getParamNames(std::vector<std::string>&);
ros::param::has(key);
ros::param::search(key, &value);```

删除参数

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ros::NodeHandle::deleteParam(key);
ros::param::del(key);

动作action

类似于服务通信，并且在运行过程中服务端不断地向客户端反馈数据与状态

自定义action消息

需要在导入工程包的时候还要额外导入 actionlib actionlib_msgs 等文件，在功能包下新建 action 目录，新增 xxx.action 文件。

action 文件内容由三部分组成

  1. 请求目标值
  2. 最终响应结果
  3. 连续反馈
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#目标值
int32 num
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#最终结果
int32 result
---
#连续反馈
float64 progress_bar

在 CMakeLists.txt 文件的 add_action_files 中添加 xxx.action

编译之后会在工作空间内生成对应的头文件

服务器

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// 创建服务器
actionlib::SimpleActionServer(ros::NodeHandle n, 
                   std::string name, 
                   boost::function<void (const demo01_action::AddIntsGoalConstPtr &)> execute_callback, 
                   bool auto_start);
// 开始服务器
server.start();

客户端

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actionlib::SimpleActionClient<demo01_action::AddIntsAction> client(nh,"addInts",true);
//等待服务启动
client.waitForServer();
// 目标值（也就是上述定义的action消息的数据
// 处理最终的反馈回调
// 服务器激活反馈回调
// 处理连续反馈回调
client.sendGoal(goal,&done_cb,&active_cb,&feedback_cb);

launch文件

launch 文件是一个 XML 格式的文件，可以启动本地和远程的多个节点，还可以在参数服务器上设置参数

可以使用一个 launch 文件就打开多个节点，提高 ROS 程序的启动效果

使用步骤

  1. 在功能包下添加 launch 目录，在目录下面新建 xxx.launch 文件，并且编辑文件
  2. 在命令行中输入指令 roslaunch 包名 xxx.launch 来调用 launch 文件，使用 roslaunch 指令时会自动打开 roscore

注意

由于 ros 是多进程的，所以不能保证 launch 文件中的节点的启动顺序

介绍

launch 标签

是所有 launch 文件的根标签，充当其它标签的容器

node 标签属性

  • pkg="pkgname" 节点所属的包名
  • type="nodetype" 节点的类型
  • name="nodename" 节点名称
  • args="xxx" 参数可选，是传递给节点的参数
  • machine="machinename" 机器名称，在指定的机器上启动节点
  • respawn="true or false" 如果节点退出是否重新启动
  • respawn_delay="N" 如果上述 respawn 为 true 则延迟 N 秒后重启节点
  • required="true or false" 该节点是否必要，如果为 true 退出将杀死整个 roslaunch
  • ns="xxx" 在指定命名空间中启动节点
  • clear_params="true or false" 再启动前，删除节点的私有空间的所有参数
  • output="log or screen" 日志发送的目标，发送到屏幕或者是文件

node 子级标签

  • env 环境变量设置
  • remap 重映射节点名称
  • rosparam 参数设置
  • param 参数设置

include 标签属性

  • file="$(find pkgname)/xxx/xxx.launch" 要包含的文件路径
  • ns="xxx" 在指定的命名空间导入文件，可不填

include 子级标签

  • env 环境变量设置
  • arg 将参数传递给被包含的文件

remap 标签

用于话题重命名

  • from="xxx" 原始话题名称
  • to="xxx" 重命名目标名称

param 标签

  • name="namespace/paramname" 参数名称，可以包含命名空间
  • value="xxx" 可选参数，定义参数值，如果省略，必须指定外部文件作为参数来源
  • type="str or ..." 指定参数类型，如未指定， roslaunch 会尝试确定参数类型

rosparam 标签

  • command="load or dump or delete" 可选，默认为 load ，加载，导出或者删除参数
  • file="$(find xxx)/xxx/xxx..." 加载或导出到的 yaml 文件
  • param="paramname" 参数名称
  • ns="namespace" 命名空间

group 标签

  • ns="namespace" 可选，命名空间
  • clear_params="true or false" 可选，启动前是否删除组名称空间内部的所有参数
  • 除了 launch 标签以外的标签都是它的子标签

arg 标签

  • name="paramname" 参数名称
  • default="defaultvalue" 默认数值，可选
  • value="value" 数值，可选，不可与 default 并存
  • doc="description" 参数描述说明

其它的功能

回旋函数

  • spin() 不断回旋，相当于 while(1)
  • spinOnce() 只回旋一次，没有循环，相当于顺序语句

时间

获取时刻

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ros::Time right_now = ros::Time::now();

持续时间

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ros::Duration du(10); // 设置一个持续时间 s，相当于 sleep 函数
du.sleep();

设置运行频率

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ros::Rate rate(1); // 指定频率
while (true)
{
  rate.sleep(); // 休眠，休眠时间 = 1 / 频率。
}

定时器

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/**
* \brief 创建一个定时器，按照指定频率调用回调函数。
*
* \param period 时间间隔
* \param callback 回调函数
* \param oneshot 如果设置为 true,只执行一次回调函数，设置为 false,就循环执行
* \param autostart 如果为true，返回已经启动的定时器,设置为 false，需要手动启动，默认为true
*/
ros::Timer timer = nh.createTimer(ros::Duration(0.5), doSomeThing, true)

ros::spin(); //必须 spin 否则程序跑完了且不会运行回调函数

重映射和命名空间

别名设置

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ros::init(argc,argv,"zhangsan",ros::init_options::AnonymousName);

命名空间

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std::map<std::string, std::string> map;
map["__ns"] = "xxxx";
ros::init(map,"wangqiang");

话题重映射

rosrun名称重映射语法: rorun 包名 节点名 话题名:=新话题名称

话题的名称与节点的命名空间，节点的名称是有一定关系的，话题名称分为三种类型

全局，与节点命名空间平级，以 / 开头的节点名称

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ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("/chatter",1000);

相对，与节点名称平级，以非 / 开头的节点名称来确定话题名称

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ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("chatter",1000);

私有，是节点名称的子级，以 ~ 开头的名称

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ros::NodeHandle nh("~");
ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("chatter",1000);

后记

这些记录是我在学习 ros 时所记录下来的，可以看看赵老师所做的文档，写的很详细，很不错 ros学习文档