Ubuntu18.04安装ROS并实现小海龟仿真

一、安装ROS

1.ROS简介

    ROS (Robot Operating System, 机器人操作系统) 提供一系列程序库和工具以帮助软件开发者创建机器人应用软件。它提供了硬件抽象、设备驱动、库函数、可视化、消息传递和软件包管理等诸多功能。

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2.配置Ubuntu软件库

配置Ubuntu存储库以允许"main", “restricted” ，“universe，” and “multiverse”，如图所示

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3.安装过程及问题解决

(1)设置安装源

• 避免后面会出现无法定位软件包的错误，这里ROS提供了国内的安装源，添加国内安装源命令

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

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(2)设置密钥

• 若密钥服务器hkp://ha.pool.sks-keyservers.com:80无法添加成功，则可以尝试hkp://pgp.mit.edu:80或者hkp://keyserver.ubuntu.net:80

  本人使用的是下面这句

  sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv-key 421C365BD9FF1F717815A3895523BAEEB01FA116
  
  

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（3）更新Ubuntu 18.04 LTS的最新可用软件包列表

sudo apt update

• 可能会出现错误：

W: GPG 错误：http://mirrors.ustc.edu.cn/ros/ubuntu bionic InRelease: 由于没有公钥，无法验证下列签名： NO_PUBKEY F42ED6FBAB17C654
E: 仓库 “http://mirrors.ustc.edu.cn/ros/ubuntu bionic InRelease” 没有数字签名。
N: 无法安全地用该源进行更新，所以默认禁用该源。
N: 参见 apt-secure(8) 手册以了解仓库创建和用户配置方面的细节。

• 执行以下命令：

sudo apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys F42ED6FBAB17C654

然后重新执行更新命令

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（4）开始安装ROS Melodic

sudo apt-get install ros-melodic-desktop-full

避免后面出现sudo rosdep：找不到命令提示，这里需要执行如下命令

sudo apt install python-rosdep

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（5）初始化rosdep

sudo rosdep init

如果出现以下错误

执行以下两个命令

cd /etc
sudo gedit hosts

在打开的文件末尾添加151.101.84.133 raw.githubusercontent.com并保存

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（6）执行rosdep update更新

rosdep update

出现错误可能是网络原因，多次尝试即可

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（7）添加ros环境变量

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

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（8）安装rosinstall

为了构建和管理开发者自己的ROS工作空间，还需安装rosinstall

sudo apt install python-rosinstall python-rosinstall-generator python-wstool build-essential

第一次启动ROS时，需要进行环境变量配置，执行如下命令

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

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二、运行小海龟

roscore

运行后打开一个新的终端

在第二个终端输入

rosrun turtlesim turtlesim_node

此时小海龟不能动，再打开一个新终端

在第三个终端输入

rosrun turtlesim turtle_teleop_key

启动turtlesim的键盘控制节点turtle_teleop_key

这里你的鼠标要停留在当前这个终端界面，按键盘上面的 上下左右 来控制小海龟的移动

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三、C++代码控制小海龟画圆

1.创建ROS工作空间

• 创建工作空间

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

• 编译工作空间

cd ~/catkin_ws
catkin_make
source devel/setup.bash

• 检查环境变量

echo $ROS_PACKAGE_PATH

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2.创建ROS功能包

• 创建功能包

cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg learning_topic std_msgs rospy roscpp geometry_msgs

• 编译功能包

cd ~/catkin_ws
catkin_make
source devel/setup.bash

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3.代码编写

• 在位置~/catkin_ws/src/learning_topic/src/下创建publisher.cpp文件.

#include <sstream>
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
#include "geometry_msgs/Twist.h"

int main(int argc, char **argv)
{
	//初始化节点
	ros::init(argc, argv, "publisher");
	//创建节点句柄
	ros::NodeHandle n;
	//创建publisher，发布话题[/turtle1/cmd_vel]，消息类型[geometry_msgs::Twist]
	ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle1/cmd_vel", 1000);
	//设置循环频率
	ros::Rate loop_rate(100);
	while (ros::ok())
	{
		//定义发布的数据
		geometry_msgs::Twist msg;
		//定义linear数据
		geometry_msgs::Vector3 linear;
		linear.x=1;
		linear.y=0;
		linear.z=0;
		//定义angular数据
		geometry_msgs::Vector3 angular;
		angular.x=0;
		angular.y=0;
		angular.z=1;
		msg.linear=linear;
		msg.angular=angular;
		//发布msg数据
		chatter_pub.publish(msg);
		//循环等待回调函数
		ros::spinOnce();
		//按照循环频率延时
		loop_rate.sleep();
	}
	return 0;
}

• 添加编译选项

Python在ubuntu是可以直接执行的脚本语言，而C++是编译语言，在执行之前需要经过编译过程，因此在编译工作空间之前需要配置文件。

cd ~/catkin_ws/src/learning_topic
gedit CMakeLists.txt

在文件末尾加上：

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

• 保存退出，再进行编译命令：
  

cd ~/catkin_ws
catkin_make

如果显示100%就说明编译成功，接下来就可以实现小海龟圆周运动

• 启动小海龟程序，控制其做圆周运动

roscore
#打开新终端
rosrun turtlesim turtlesim_node
#打开新终端
cd ~/catkin_ws
#下面这一步是为了保证rosrun命令能够找到相应的功能包，有可以省去这一步骤的方法，各位可以自行查找
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
rosrun learning_topic publisher

四、参考资料

如果在安装过程中遇到其他错误，可参考

Ubuntu18.04安装ROS Melodic（详细，亲测安装完成，有清晰的截图步骤）_ubuntu 18 ros melodic-优快云博客

有关ROS代码可参考

ROS——话题及使用C++代码控制小海龟走一个圆形_c++ ros turtlesim代码-优快云博客