ROS入门

本文介绍了如何在Ubuntu系统上安装ROS1.0,包括添加ROS源、安装步骤、ROS基本命令如小海龟示例和命令行工具的使用。重点讲解了如何用C++和Python控制小海龟画圆,以及如何实现远程小海龟实验。

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任务简介
1.在Ubuntu16/18/20系统中,安装对应版本的ROS1.0软件

2.熟悉ROS基本命令,并运行小海龟demo例子,通过键盘控制小海龟运动。同时用话题查看器查看两个node之间的消息传递;

3.用C++或python写一个程序,控制小海龟走一个标准的圆形;成功后,再采用两台电脑,重新进行远程小海龟实验。

一、ROS简介

ROS(Robot Operating System,机器人操作系统)
在这里插入图片描述

ROS 是一个适用于机器人的开源的元操作系统,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。相比于普通的OS,有着可用于异构硬件的特性。它也提供用于获取、编译、编写、和跨计算机运行代码所需的工具和库函数。在某些方面 ROS 相当于一种 “机器人框架(Robot frameworks)。此外,它还以库的形式提供了机器人应用程序所需的多数不同类型的硬件之间的数据传输/接收、调度和错误处理等功能。这个概念也被称为中间件(Middleware)或软件框架(Software framework)

了解更多的ros基本知识可以参考以下链接
链接: link

二、ROS安装

1、添加ros源

打开终端,输入以下指令

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'

2、添加密匙

打开终端,输入以下指令

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

我这里不是第一次添加了,所以结果和初次添加有些许不同
在这里插入图片描述

3、更新软件源

sudo apt update

成功后的结果如下:
在这里插入图片描述

4、ROS安装

sudo apt install ros-noetic-desktop-full

指令输入后的界面
在这里插入图片描述

5、初始化rosdep

           sudo rosdep init

推荐以下链接,踩坑较多
链接: link

三、ROS第一个例程——小海龟

开启小海龟仿真的步骤:
①启动ROS Master

roscore

在这里插入图片描述

按ctrl+alt+t打开一个新的终端,输入以下命令
②启动小海龟仿真器

rosrun turtlesim turtlesim_node

按ctrl+alt+t打开一个新的终端,输入以下命令
③启动海龟控制节点

rosrun turtlesim turtle_teleop_key

在这里插入图片描述
效果如下
在这里插入图片描述

四、ROS命令行工具使用

1、节点管理器

在运行ros必须首先运行的命令,通过如下命令启动

roscore

可以参考小乌龟的例子

2、运行节点

这里我们要在运行 roscore 命令的前提下,在第二个终端中运行 rosrun

注意:每次都要使用一个新命令行窗口来运行一个新的节点(ctrl+alt+t打开一个新的终端)

rosrun 是用来运行某个功能包中某个节点的指令

# rosrun 包名 节点名

rosrun turtlesim turtlesim_node

这里和上面的例子一样就不在赘述

3、可视化工具

ros 中有很多基于 qt 开发的可视化工具,这里我们可以很方便的看到一些信息

首先我们要安装 rqt 相关内容,这里我们使用的是 Noetic 版本的 ros ,安装命令如下:

sudo apt-get install ros-noetic-rqt
sudo apt-get install ros-noetic-rqt-common-plugins

在这里插入图片描述

4、常用工具

rosnode

直接输入 rosnode 会得到使用提示
在这里插入图片描述

rosnode list

把所有系统中的节点都列出来,但是与 rqt_graph 有一定区别,多出一个 rosout ,一个 ros 默认的话题,用于采集所有节点的一些信息,然后放在界面上进行显示

五、控制小海龟画圆

1、ROS工作空间的建立
1.打开Home目录,在空白处右击,点击新建文件夹(New Folder)建立一个文件夹,命名为catkin_ws

在这里插入图片描述
2.在文件夹 catkin_ws 下创建一个文件夹 src

3.在src目录下右键在终端中打开(Open in Terminal),输入catkin_init_workspace。在src文件夹中出现CMakeLists.txt文件

4.在catkin_ws文件夹下打开终端(Open in Terminal),输入catkin_make。在catkin_ws文件夹里生成build和devel两个文件夹。

在这里插入图片描述

5、设置环境变量是为了让系统知道功能包的位置在哪,以便能找到。确保安装脚本正确地覆盖了工作空间,ROS_PACKAGE_PATH环境变量包含在目录中。
在catkin_ws路径下终端输入source devel/setup.bash,使系统知道功能包放置在catkin_ws这个工作空间下。
在这里插入图片描述
6、ROS机器人画圆程序的编写

#include "ros/ros.h"
#include<geometry_msgs/Twist.h> //运动速度结构体类型  geometry_msgs::Twist的定义文件
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    ros::init(argc, argv, "vel_ctrl");  //对该节点进行初始化操作
    ros::NodeHandle n;         //申明一个NodeHandle对象n,并用n生成一个广播对象vel_pub
    ros::Publisher vel_pub = n.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle1/cmd_vel", 10);
    //vel_pub会在主题"/cmd_vel"(机器人速度控制主题)里广播geometry_msgs::Twist类型的数据
    ROS_INFO("draw_circle start...");//输出显示信息
    while(ros::ok())
    {
        geometry_msgs::Twist vel_cmd; //声明一个geometry_msgs::Twist 类型的对象vel_cmd,并将速度的值赋值到这个对象里面
 
        vel_cmd.linear.x = 2.0;//前后(+-) m/s
        vel_cmd.linear.y = 0.0;  //左右(+-) m/s
        vel_cmd.linear.z = 0.0;
 
        vel_cmd.angular.x = 0;
        vel_cmd.angular.y = 0;
        vel_cmd.angular.z = 1.8; //机器人的自转速度,+左转,-右转,单位是rad/s
        vel_pub.publish(vel_cmd); //赋值完毕后,发送到主题"/cmd_vel"。机器人的核心节点会从这个主题接受发送过去的速度值,并转发到硬件体上去执行
 
        ros::spinOnce();//调用此函数给其他回调函数得以执行(比例程未使用回调函数)
    }
    return 0;
}

7、在CMakeLists.txt文件中找到##Declare a C++ executable,在这一行的前面添加如下内容:

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

8、保存并退出CMakeLists.txt文件。然后在terminal中继续输入如下命令进行编译:

$ cd ~/catkin_ws/
$ catkin_make

9、启动ROS机器人

10、打开第一个终端(terminal),启动ros

输入 roscore

11.打开第二个终端(terminal),启动rosnode

输入 rosrun turtlesim turtlesim_node

12.打开第三个终端(terminal),启动my_turtle_package节点
cd ~/catkin_ws/ source
devel/setup.bash
rosrun my_turtle_package draw_circle
小乌龟开始画圆了。按下Ctr+C退出节点,小乌龟停止。
在这里插入图片描述

<think>好的,用户想了解ROS的基本入门知识。我需要根据提供的引用内容来组织回答。首先,参考引用[1]中的教程结构,从第零篇开始介绍安装和环境配置。然后,引用[3]提到了创建ROS包,这也是入门的重要步骤。引用[2]中的rosparam和rosservice命令是基础操作的一部分,需要涵盖进去。要确保回答结构清晰,分步骤讲解,同时生成相关问题。还要注意使用正确的LaTeX格式,不过用户的问题里可能数学内容不多,所以可能用不上太多数学表达式。最后,检查是否符合系统级指令,比如引用标识的添加和中文回答。需要确认每个引用对应的内容是否准确,比如安装教程、包创建和参数命令的使用。可能还需要补充一些基本概念,比如节点、话题、服务等,但引用中没有提到,所以可能需要避免。不过用户主要关注的是提供的引用内容,所以应该围绕这些展开。另外,用户可能对ROS的基本架构和核心概念感兴趣,但引用里没有详细说明,所以可能需要点到为止。最后生成的相关问题要基于现有内容,比如安装问题、包管理、参数使用等。确保每个步骤都对应引用中的内容,并在末尾添加正确的引用标识。</think>### ROS入门教程基础学习 #### 一、ROS环境安装与配置 ROS的安装是入门的第一步,推荐使用Ubuntu系统进行开发。对于Windows用户,可通过安装双系统(如Win10+Ubuntu)实现环境搭建。安装完成后需配置ROS环境变量,例如通过`source /opt/ros/<版本>/setup.bash`加载环境[^1]。 基础配置包括验证安装是否成功: ```bash roscore ``` 若成功启动ROS Master,说明安装完成。 #### 二、创建ROS包与依赖管理 ROS包(Package)是代码组织的基本单元。通过以下命令创建包含`roscpp`(C++库)、`rospy`(Python库)和`std_msgs`(标准消息库)的ROS包: ```bash cd ~/catkin_ws/src catkin_create_pkg testpkg roscpp rospy std_msgs ``` 此命令会生成包目录结构,并定义依赖关系[^3]。 #### 三、参数与服务操作 1. **参数管理** ROS提供`rosparam`工具管理参数: ```bash rosparam list # 列出所有参数 rosparam get <参数名> # 获取参数值(例如:background_b) rosparam set <参数名> <值> # 设置参数 ``` 2. **服务调用** 通过`rosservice`调用服务,例如清理背景颜色: ```bash rosservice call /clear ``` 此操作会触发服务端的回调函数[^2]。 #### 四、工程环境搭建 使用VSCode搭建ROS开发环境可提升效率,主要步骤包括: 1. 安装ROS插件(如`ROS`和`Catkin Tools`) 2. 配置编译任务(`catkin_make`或`catkin build`) 3. 调试节点程序。 #### 五、核心概念与实践 1. **节点(Node)**:ROS中独立的执行单元,例如传感器驱动或控制算法模块。 2. **话题(Topic)**:节点间通过话题发布/订阅消息,实现异步通信。 3. **消息(Message)**:定义数据传输格式,如`std_msgs/String`。 #### 六、常见问题与解决 - **双系统时间不同步**:在Ubuntu中执行`timedatectl set-local-rtc 1`。 - **ROS命令未找到**:检查环境变量是否加载,或手动添加至`.bashrc`。 ---
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