ROS学习——通过C++&Python实现机器人运动控制

ROS学习——实现对机器人运动的控制

代码实现思路

1. 构建一个新的软件包，包名为"vel_pkg"
2. 新建发布者节点vel_node
3. 通过NodeHandle/rospy发布话题"/cmd_vel"，发布对象vel_pub
4. 构建一个"geometry_msgs/Twist"类型消息包vel_msg
5. 创建while循环，不停的通过vel_pub对象发送速度消息包vel_msg
6. 机器人运动分为矢量速度linear以及旋转速度angular，即分别对应**线速度（线性速度）**和 角速度（角速度），其中默认规定的速度单位分别为m/s以及rad/s(正值表示逆时针旋转，负值表示顺时针旋转)

1. 创建package软件包

在工作空间中的src目录下，打开终端输入catkin_create_pkg vel_pkg roscpp rospy geometry_msgs，创建一个名为vel_pkg的软件包

2. 编写代码

编写机器人运动节点的 C++ 代码

• 在vscode中找到新创建的软件包的src目录，在该目录下新建节点vel_node
• 编写vel_node代码

  #include <ros/ros.h>
  #include <geometry_msgs/Twist.h> // 引入Twist消息类型的头文件
  
  int main(int argc, char *argv[])
  {
      ros::init(argc, argv, "vel_node");
  
      ros::NodeHandle nh;
      ros::Publisher vel_pub = nh.advertise<geometry_msgs::Twist>("/cmd_vel", 10); // 话题名称"/cmd_vel"
  
      geometry_msgs::Twist vel_msg;
  
      vel_msg.linear.x = 0.1;
      vel_msg.linear.y = 0;
      vel_msg.linear.z = 0;
      // 规定线速度
  
      vel_msg.angular.x = 0;
      vel_msg.angular.y = 0;
      vel_msg.angular.z = 0;
      //规定角速度
  
      ros::Rate r(30);// 规定消息发布频率
      while (ros::ok())
      {
          vel_pub.publish(vel_msg);
          r.sleep();
      }
      return 0;
  }
  

• 在vel_pkg的CMakeLists.txt文件中添加以下声明

  add_executable(vel_node src/vel_node.cpp)
  target_link_libraries(vel_node
    ${catkin_LIBRARIES}
  )
   add_dependencies(vel_node ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS} ${catkin_EXPORTED_TARGETS})
  

• 编译工作空间
  • 1. 方法一：在vscode中直接ctrl + shift + B编译
  • 2. 方法二：在工作空间目录下打开终端，并通过catkin_make进行编译

编写机器人运动节点的 Python 代码

• 在vscode中找到新创建的软件包的src目录，创建同级目录scripts,并在该目录下新建节点vel_node.py
• 编写vel_node代码

  #!/usr/bin/env python3
  # coding = utf-8
  import rospy
  from geometry_msgs.msg import Twist # 引入消息包Twist类型
  
  if __name__ == "__main__":
      rospy.init_node("vel_node") # 初始化节点
  
      vel_pub = rospy.Publisher("/cmd_vel",Twist,queue_size=10) # 初始化发布者
  
      vel_msg = Twist() # 定义vel_msg 为Twist消息类型
      vel_msg.linear.x = 0.1 # 规定线速度x轴上速度为0.1
  
      rate = rospy.Rate(30) # 规定消息发布频率
      while not rospy.is_shutdown():
          vel_pub.publish(vel_msg)
          rate.sleep()
  

• 在scripts目录下打开终端，运行chmod +x vei_node.py给予新创建的节点可执行权限

3. 通过仿真环境测试节点代码

下载wpr_simulation软件包

• 如果已经下载过wpr_simulation软件包,进入工作空间中的该软件包目录下的终端，通过git pull更新软件包，并重新编译工作空间
• 如果没有下载过wpr_simulation软件包，需要完成以下操作
  • 1. 在github中找到该软件包的链接，在工作空间下的src目录进行git clone 克隆链接,具体可见"ROS包的下载&创建工作空间"
  • 2. 进入该软件包的scripts目录下的终端，运行./install_for_ROS版本.sh,用于自动下载和安装该软件包编译所需的依赖项
  • 3. 通过catkin_make重新编译工作空间

打开仿真环境

• 打开终端运行roslaunch wpr_simulation wpb_simple.launch
  
• 如果出现[gazebo-2] process has died报错，可能是之前下载软件包时没有下载完整，可以在通过sudo apt install ros-$ROS_DISTRO-gazebo-ros-pkgs解决
• 也有可能是因为之前的gazabo仿真环境关闭的不够彻底，可以通过killall gazserver杀死之前未关闭彻底的仿真环境

终端中通过rosrun vel_pkg vel_node运行机器人运动节点，观察仿真现象

如果出现以下现象，代表节点编写成功

ROS机器人运动仿真