ROS备忘录

原创已于 2023-07-25 18:28:59 修改 · 259 阅读

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#机器人

于 2023-03-11 15:31:08 首次发布

本文详细介绍了ROS（RobotOperatingSystem）的开发流程，包括创建工作空间和功能包、编译、管理话题和节点、使用rosbag、参数配置、服务和行为的实现，以及多线程编程的应用。还提到了rqt工具的使用和相关命令行工具，如`rostopic`、`rosnode`等。

非代码

一、创建工作空间

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

二、创建功能包

cd (workspace)/src
catin_create_pkg (name) std_msgs rospy roscpp

三、编译

catkin_make或者catkin build
#单个包的情况下是一样的，前者相当于cmake多个包同时编译，后者会将所有的包同时单独（isolated）编译，编译过程互不影响。
source devel/setup.bash或者zsh

四、查看ros相关的环境变量

env | grep ros
#ros会从ROS_PACKAGE_PATH中依次查找

五、查找功能包

rospack find (name)#找到功能包的位置

六、运行功能包

rosrun 功能包 可执行文件名字#需要roscore
roslaunch 功能包 launch文件名#不需要roscore

七、自定义话题消息

#查看可用基本msg
rosmsg list

#查看msg信息
rosmsg show

#定义msg文件
string name
uint8 age
uint8 unknown=0
uint8 male=1
uint8 female=2

#在package.xml中添加
<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

#在CMakeLists.txt中添加
find_package(message_generation)
catkin_package(CATKIN_DEPENDS geometry_msgs roscpp rospy std_msgs message_runtime) 
add_message_files(FILES (NAME).msg)
generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)

add_executable(listener src/listener.cpp )
add_dependencies(listener topic_demo_generate_messages_cpp)#这个用于生成自定义msg的h文件
target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES})

八、话题相关

rostopic list#查看所有发布的话题

rostopic hz (name)#查看话题的发布频率

rostopic echo (name)#查看话题内容

rostopic pub +话题名+话题类型+需要改的参数以及值 #发布话题

rostopic info

九、节点相关

rosnode list
rosnode info
rosnode kill

十、rosbag相关

rosbag play name.bag -d 2 -l -r 0.5 #延迟两秒，以0.5倍播放速度循环播放rosbag

rosbag info name.bag#查看rosbag信息

rosbag record 话题名字#记录话题名 #所有话题-a

十、params相关

launch文件中也可以

这个是指运行xacro.py文件，传入robot.xacro参数，这个运行的结果给到robot_description。

一般情况使用

相当于rosparam load file_name

#我在写代码过程中学习到了怎么从yaml文件中读取数组，特别记录一下，里面的路径都没修改，只是作为参考
#.launch文件中，放在全局位置，也就是<node>外面
 <rosparam command="load" file="$(find process_data)/params/sensor_covariance.yaml" />
#注意位置，如果在<node后面，</node>前，所有的参数前面要加个“/命名空间”，空间名就是你的节点名“name”。

#.yaml文件中
imu_orientation_covariance: [8e-4 , 8e-4 , 8e-4]
#这里使用double或者科学计数法都可以

#.cpp文件中
double imu_ori_co[3];
XmlRpc::XmlRpcValue config;
n.getParam("imu_orientation_covariance", config);
#或者，提供默认值的版本
#n.param<vector<string>>("imu_orientation_covariance", config,XmlRpc::XmlRpcValue() )
#转为double
std::ostringstream ostr;
ostr << config[i];
std::istringstream istr(ostr.str());
istr >> imu_orientation_covariance[i];

#默认值用数组或许比vector更好？？
#不知道是不是获取到参数，可以用n.hasParam("name")，也可以用上面两个返回的bool判断

十一、launch相关

十二、tf树

rosrun rqt_tf_tree rqt_tf_tree

十三、服务service相关

rosservice list
rosservice info
rosservice call

rossrv list
rossrv show

十四、行为action相关

分客户端和服务端，服务端可以回传status、result和feedback给客户端，客户端给服务端goal和cancel指令，所以服务端可以被另外的客户端抢断或者被客户端发来的请求抢断。通常用与长时间、可抢占的任务中。

.action文件

2、添加依赖

#package.xml中加入
<build_depend>actionlib</build_depend>
<build_depend>actionlib_msgs</build_depend>
<exec_depend>actionlib</exec_depend> 
<exec_depend>actionlib_msgs</exec_depend>

#Cmakelist.txt中加入
find_package(catkin REQUIRED actionlib_msgs actionlib)
add_action_files(DIRECTORY action FILES DoDishes.action) 
generate_messages(DEPENDENCIES actionlib_msgs)

3、编写

//服务端
#include <ros/ros.h>
#include <actionlib/server/simp1e_action_server.h>
#include "learning_communication/DoDishesAction.h"
typedef actionlib::SimpleActionServer<learning_communication::DoDishesAction> Server;
// 收到action的goa1后调用该回调函数
void execute (const learning_communication::DoDishesGoalConstPtr& goal, Server* as)
{
    ros::Rate r(1);
    1earning_communication::DoDishesFeedback feedback;
    ROS_INFO("Dishwasher %d is working.", goal->dishwasher_id) ;
    //按照1hz的频率发布进度feedback
    for(int i=1; i<=10; i++)
    {
        feedback.percent_complete = i * 10;
        as->publishFeedback(feedback) ;
        r.sleep() ;
    }    

    ROS_ INFO ("Dishwasher %d finish working.", goal->dishwasher_id);
    as->setSucceeded();
}

int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc，argv, "do_dishes_server") ;
    ros::NodeHandle n;
    //定义一个服务器
    Server server(n, "do_dishes", boost::bind(&execute，_1, &server) ，false) ;
    //服务器开始运行
    server.start();
    ros::spin() ;
    return 0;
}

#客户端
#include <action1ib/client/simp1e_action_client.h>
#include "learning_communication/DoDishesAction.h"

typedef actionlib::SimpleActionClient<learning_communication::DoDishesAction> Client;

//当action完成后会调用该回调函数一次
void doneCb (const actionlib::SimpleClientGoalState& state ,const learning_communication::DoDishesResultConstPtr& result)
{
    ROS_INFO("Yay! The dishes are now clean") ;
    ros::shutdown() ;
}
// 当action激活后会调用该回调函数一 次
void activeCb ()
{
    ROS_INFO("Goal just went active") ;
}
//收到feedback后调用该回调函数
void feedbackCb (const learning_ communication: :DoDi shesFeedbackConstPtr& feedback)
{
    ROS_INFO(" percent_ complete: %f "，feedback->percent_complete); 
}

int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc, argv, "do_dishes_client") ;
    //定义一个客户端
    Client client("do_dishes", true) ;
    //等待服务器端
    ROS_INFO("Waiting for action server to start.");
    client.waitForServer();
    ROS_INFO("Action server started, sending goal.");

    //创建一个action的goal
    learning_communication::DoDishesGoal goal ;
    goal.dishwasher_id = 1;
    //发送action的goal给服务器端，并且设置回调函数
    client.sendGoal(goal，&doneCb， &activeCb, &feedbackCb) ;
    ros::spin() ;
    return 0;
}

十五、常用rqt

rqt_graph显示节点和话题的连接关系

rqt_plot动态绘制曲线（如果wsl中遇到窗口无法控制的情况，rqt_plot --clear-config）

rqt_console查看日志

十六、C++编程

#订阅+发布topic
class sub_pub
{
public:
    sub_pub(){
      sub = n.subscribe("IMU", 1, &sub_pub::Callback , this);
      pub = n.advertise<[your msgs_type]>("outtopic", 1);
    }
    void callback(const [sensor_msgs::Imu]::Ptr &msg);
    //topic_demo::gps::ConstPtr &msg值不可修改，消息类型自行修改
    ros::NodeHandle n;
    //n.getParam("imu_topic", imu_topic);
    ros::Subscriber sub;
    ros::Publisher pub;
};

void sub_pub::Callback(const sensor_msgs::Imu::Ptr &msg)
{  
//。。。。一顿操作
    pub.publish(msg);
}

int main(int argc, char **argv)
{
  ros::init(argc, argv, "【你的节点名字】");
  sub_pub sub_pub;
  ros::spin(); //这里也可以用while循环中用ros::spinOnce()
  return 0;
}

十七、多线程

参考：

(9条消息) 【ROS】回调的多线程问题_ros 回调函数多线程_Amelie_xiao的博客-优快云博客

1、pub.cpp

//
// Created by uestc213 on 23-7-24.
//
//这段代码主要是实现定时向Topic发布消息
#include "ros/ros.h"
#include <boost/thread.hpp>
#include <std_msgs/String.h>

int main(int argc, char **argv){
    ros::init(argc, argv, "multi_publisher");
    ros::NodeHandle n;
    ros::Publisher pub_1 = n.advertise<std_msgs::String>("topic_1", 1, true);
    ros::Publisher pub_2 = n.advertise<std_msgs::String>("topic_2", 1, true);
    ros::Publisher pub_3 = n.advertise<std_msgs::String>("topic_3", 1, true);

    int count = 0;
    //创建一个ros::Timer每1秒进行发布，回调函数采用lamda4方法的格式
    ros::Timer timer = n.createTimer(ros::Duration(1),
                                     [&](const ros::TimerEvent&)
    {
        std_msgs::String msg;
        std::stringstream ss;
        ss << "topic1: " << count;
        msg.data = ss.str();
        pub_1.publish(msg);

        std::stringstream ssa;
        ssa << "topic2: " << 100+count;
        msg.data = ssa.str();
        pub_2.publish(msg);

        std::stringstream ssab;
        ssab << "topic3: " << 200+count;
        msg.data = ssab.str();
        pub_3.publish(msg);
        ++count;
    });

    //确保定时器回调被调用
    ros::spin();

    return 0;
}

2、sub.cpp

//
// Created by uestc213 on 23-7-25.
//
//为每个subscriber指定队列
#include <ros/ros.h>
#include <boost/thread.hpp>
#include <std_msgs/String.h>
#include <ros/callback_queue.h>


//回调函数，注意参数是const类型的boost::shared_ptr指针
void Callback1(const std_msgs::StringConstPtr& msg)
{
    ROS_INFO_STREAM("Thread["<< boost::this_thread::get_id()
                             <<"],before topic1:"<< msg->data.c_str());
    //循环
    boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::seconds(1.2));

    ROS_INFO_STREAM("Thread["<< boost::this_thread::get_id()
                             <<"], topic1:"<< msg->data.c_str());
}

void Callback2(const std_msgs::StringConstPtr& msg)
{
    ROS_INFO_STREAM("Thread["<< boost::this_thread::get_id()
                             <<"],topic2:"<< msg->data.c_str());
}

//回调函数，注意参数是const类型的boost::shared_ptr指针
void Callback3(const std_msgs::StringConstPtr& msg)
{
    ROS_INFO_STREAM("Thread["<< boost::this_thread::get_id()
                             <<"],topic3:"<< msg->data.c_str());
    boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::seconds(2));
}

int main(int argc, char **argv){
    ros::init(argc, argv, "multi_subscriber");
    ros::NodeHandle n;
    ros::SubscribeOptions ops;
    ops.init<std_msgs::String>("topic_1", 1, Callback1);
    ops.allow_concurrent_callbacks = true;
    ros::Subscriber sub1 = n.subscribe(ops);
    //ros::Subscriber sub1 = n.subscribe("topic_1", 1, Callback1);
    ros::Subscriber sub2 = n.subscribe("topic_2", 1, Callback2);

    ros::NodeHandle n_1;
    ros::CallbackQueue my_queue;
    n_1.setCallbackQueue(&my_queue);
    ros::SubscribeOptions ops3;
    ops3.init<std_msgs::String>("topic_3", 1, Callback3);
    ops3.allow_concurrent_callbacks = true;
    ros::Subscriber air_sub = n_1.subscribe(ops3);

    ROS_INFO_STREAM("Thread["<< boost::this_thread::get_id()<<"]This is main thread.");

    ros::AsyncSpinner spinner(2);
    spinner.start();

    //启动一个线程处理AirQuality单独的队列
    ros::AsyncSpinner spinner_1(2, &my_queue);
    spinner_1.start();

    ros::waitForShutdown();
}

十八、结合boost::bind

(9条消息) 【C++】ROS与boost:bind()详解_Amelie_xiao的博客-优快云博客

十九、nodelet学习

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