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ROS(Robot Operating System) Tutorial 学习记录

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ROS(Robot Operating System) Tutorial 学习记录

编写: 王宇 
2018-03-31

注: 此文档仅仅是我阅读时的流水账,也因为本人英语水平有限,仅凭个人的自我理解所编写,不可避免的存在错误和偏差,请以官方原文为准。

官方教程:http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials

Beginner Level

1. 安装配置ROS环境

安装ROS

管理环境

  • 概念 :notion of combining spaces using the shell environment
  • 检查环境
  •     $ printenv | grep ROS
  • 安装命令
  •     $ source /opt/ros/kinetic/setup.bash

创建ROS工作空间

  • Build空间
  •     $ mkdir -p ~/catkin_ws/src
  •     $ cd ~/catkin_ws
  •     $ catkin_make
  • catkin : http://wiki.ros.org/catkin
  • 设置
  •     $ source devel/setup.bash
  • 确认环境变量: $ROS_PACKAGE_PAHT 
/home/youruser/catkin_ws/src:/opt/ros/kinetic/share

2. ROS文件系统

预备

  • 安装教程预先准备的Package
  •     $ sudo apt-get install ros-<distro>-ros-tutorials

Overview 文件系统概念

  • Package : Package 组织ROS单元代码的抽象组织结构,每个Package能够包含库,可以执行文件,脚本和其他部分
  • Manifests(package.xml) : Manifest是对Package的描述,它定义Package的依赖,明确Package的元数据,像版本,License等。

文件系统工具

  • 使用 rospack - 得到Packages中的信息
  •     $ rospack find [package_name]
  • 使用 roscd - 更改目录
  •     $ roscd [locationname [/subdir]]
  • roscd log - 切换到日志目录
  •     $ roscd log
  • 使用 rosls - 查询目录
  •     $ rosls [locationname [/subdir]]

Tab 补全

3.创建ROS Package

  • Package 由什么组成的?
  1. package.xml 提供Package的元数据描述
  2. catkin使用的CMakeList.txt
  3. 每个Package必须有它自己的目录
  • 在 catkin工作空间中的Package 


  •  

  • 创建catkin Package 
使用catkin_create_pkg脚本创建 catkin Package
  •     $ cd ~/catkin_ws/src
    $ catkin_create_pkg beginner_tutorials std_msgs rospy roscpp
  • 编译和设置
    $ cd ~/catkin_ws
    $ catkin_make
    $ . ~/catkin_ws/devel/setup.bash
  • package 依赖
  • 自定义你的Package

4. 编译ROS Package

编译 Packages

  • 使用 catkin_make - 类似于cmake make工具
  •     $ catkin_make --source my_src
    $ catkon_make install --source my_src
  • 构建你的Package
  •     $ cd ~/catkin_ws/
    $ ls src

beginner_turorials/CMakeLists.txt
    $ catkin_make

5. 理解ROS Nodes节点

预备- 同ROS文件系统

Overview Graph 概念

  • Node : 用ROS(roscore)协同其他node的可以执行体
  • Message: 当使用subscribing和publishing topic时,被使用的数据类型
  • Topics:subscribing和publishing 时的主题
  • Master:ROS的服务名
  • rosout:ROS的 stdout stderr
  • roscore: Master + rosout + parameter server

Nodes

  • ROS nodes 使用 ROS 客户端库与其他节点通讯。
  • Nodes可以发布和订阅一个主题。Node
  • Node能够提供和使用服务

客户端库

ROS客户端库允许nodes使用不同的程序语言编写,用于通讯,例如Python和C++

roscore

使用 rosnode

  • 查询Node信息
  •     $ rosnode list

       从rosout中查看内容

  • rosnode info 命令查看特定node信息

使用rosrun

    $ rosrun [package_name] [node_name]

6. 理解ROS Topics主题

启动一个例子

  • 启动 roscore
  •     $ roscore
  • 运行 turtlesim - turtlesim是package,turtlesim_node 和 turtle_turtle_teleop_key是 node
    $ rosrun turtlesim turtlesim_node
  • turtle键盘遥控
  • $ rosrun turtlesim turtle_teleop_key



 

ROS Topics

The turtlesim_node 和 turtle_teleop_key 节点使用各自的ROS Topic进行通讯。turtle_teleop_key是发布键盘消息的topic, turtlesim 订阅相同topic,去接受键盘消息。让我们使用rqt_graph(能够显示nodes和topics)去运行

  • 使用 rqt_graph 

        rqt_graph在系统中,建立一个实时动态图像。rqt_graph是rqt package的一部分。

 

  • 安装 rqt_graph
  •     $ sudo apt-get install ros-<distro>-rqt
  •     $ sudo apt-get install ros-<distro>-rqt-common-plugins
  • rqt_graph的显示效果 



 


  • 介绍rostopic 
         rostopic 工具允许你获得关于ROS topics的信息
  •     $ rostopic -h
  • 使用 Using rostopic echo 
        rostopic echo显示在topic上的被发布数据
  •     $ rostopic echo [topic]
  • 使用 rostopic list 
  •         rostopic list返回所有当前发布和订阅主题列表
  •     $ rostopic list -h

ROS Message

在nodes之间,topics上凭借发送的ROS Message去通讯。因为发布和订阅通讯,它们必须发送接收相同类型的信息。这意味着,topic类型凭借message 类型发布被定义。

  • 使用 rostopic type 
        rostopic type 返回topic发布的message类型。
  •     $ rostopic type [topic]

rostopic continued

  • 使用 rostopic pub 
        rostopic pub 发布数据给当前被公布的topic
  •     $ rostopic pub [topic] [msg_type] [args]
  • 使用rostopic hz 
         rostopic 报告被发布数据的频率。
  •     $ rostopic hz [topic]
  • 使用rqt_plot 
       rqt_plot显示一个在topic上被发布数据的实时滚动图


 

7. 理解ROS 的服务和参数

ROS 服务

服务是使node与其他node通讯的另外一种途径。服务允许node发送一个请求和接收一个回应

使用rosservice

rosservice能够轻松的使用serives附加到ROS C/S框架结构。 rosservice有许多能够使用在topics上的命令。



  

8. 使用rqt_console and roslaunch

ROS使用rqt_console 和 rqt_logger_level进行调试,使用roslaunch一次启动多个node

预备

使用rqt_console 和rqt_logger_level

rqt_console依附于ROS的日志框架,用于显示从node的输出信息。rqt_logger_level允许我去改变运行时node的调试级别(DEBUG WARN INFO ERROR)

9. 使用rosed在ROS中编辑文件

使用rosed

rosbash : http://wiki.ros.org/rosbash 
rosed是rosbash套件中的一部分。它允许你直接在package内编辑文件。

    $ rosed [package_name] [filename]

使用rosed 用 tab补全

    $ rosed [package_name] <tab><tab>

编辑器

rosed默认编辑器是vim。 更加友好的编辑器nano通过默认Ubuntu 安装时被包含。你能够通过编辑你的~/.bashr文件去使用它们。

    export EDITOR='nano -w'

10. 创建ROS msg 和 srv

介绍msg 和 srv

  • msg:msg files是描述ROS信息字段的样例文本文件。它们用于生成不同语言信息的源代码
  • srv:srv file表示一个服务。由两部分组成: a request , a response

msg files 被保存在package 的msg目录中, svr files 被保存在srv目录中

  • 字段类型 


  
在ROS还有一些特殊的类型: Hear,它包含一个时间戳和在ROS中被使用的坐标参照信息。你将在msg file中第一行频繁的看到Hearder 
例子: 


 
srv file就像msg files,除了他们包含两部分内容:request,respone。这两部分内容被“-------”行分开

使用msg

  • 创建msg 
    让我们定义一个在之前的教程被创建的package中的msg
  •     $ roscd beginner_tutorials
    $ mkdir msg
    $ echo "int64 num" > msg/Num.msg

这部分内容待续

  • 使用rosmsg
  •     $ rosmsg show [message type]

使用srv

  • 创建srv

这部分内容待续

  • 使用rossrv
  •     $ rossrv show <service type>
    $ rossrv show begineer_turoials/AddTwoInts

用于msg 和srv 常见步骤

  • 改变CMakeList.txt

获得帮助

$ rosmsg -h
$ rosmsg show -h

11. 用C++写一个Publisher和Subscriber的例子

http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/WritingPublisherSubscriber%28c%2B%2B%29

12. 用Python写一个Publisher和Subscriber的例子

http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/WritingPublisherSubscriber%28python%29

13. 测试Publisher和Subscriber的例子

http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/ExaminingPublisherSubscriber

14. 用C++写一个Service 和 Client的例子

http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/WritingServiceClient%28c%2B%2B%29

15. 用Python写一个Service和Client的例子

http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/WritingServiceClient%28python%29

16. 测试Service和Client的例子

http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/ExaminingServiceClient

17. 记录和播放数据

记录数据-创建一个bag 文件

  • 启动roscore,运行两个node,一个是显示乌龟,一个是键盘操作
  1. Terminal1 : $ roscore
  2. Terminal2 : $ rosrun turtlesim turtlesim_node
  3. Terminal3 : $ rosrun turtlesim tutle_teleop_key
  • 记录所有的 publisher topics
  •     $ mkdir ~/bagfiles
    $ cd ~/bagfiles
    $ rosbag record -a

测试和播放bag file

    $ rosbag info <your bagfile>

记录数据的子集

    $ rosbag record -O subset /turtle1/cmd_vel /turtle1/pose

rosbag 记录播放限制-(没搞懂)

18. 用roswtf开始

roswtf: 诊断ROS运行时错误的工具 
http://wiki.ros.org/roswtf

19. 导航ROS wiki

总结



 

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