【古月居ROS 21讲】精简理清 – 速刷古月居ROS21讲 ROS概念全过程「建议收藏」

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ROS的概念：对应第七讲

通讯机制

• 松耦合分布式软件框架
• Node ：每个node就是一个节点，每个节点就是机器人系统中完成具体功能（图像识别 传感器驱动）一个进程
  

节点 （Node）– 执行单元

（相当于系统中的一个进程，能够独立运行的一个可执行文件 相当于windows的一个exe文件 ）

• 节点： 执行具体任务的进程 、独立运行的可执行文件
• 节点 当中位置不是固定的
• 节点在系统的名称是唯一的
• 节点之间不是孤立的
• 节点之间编程语言不是固定的
  （是为了适应不同的功能 ，比如python 做图像处理 ，c/c++ 适合做底层驱动 ）
• 节点可以使用分布式运行到不同的主机上

节点管理器（ROS Master）

（ROS当中1）

• 为节点提供命名和注册服务

• 跟踪和记录话题 / 服务通信 ，辅助节点相互查找 建立连接

• 

• 提供参数服务器 ，以及节点使用此服务存储和检索运行的参数

话题和消息

（话题和消息 就是节点的两种传输方式 ）

• 话题好比发邮件 消息好比打电话

话题(Topic) – 异步通信机制

• 节点间用来传输数据的重要总线
• 使用发布 / 订阅 模型，数据由发布者传输到订阅者，同一个话题的订阅者或发布者可以不唯一
• 

消息(Message) – 话题模型

• 具有一定类型和数据结构 ，包括ROS提供的标准类型 和用户自定义类型
• 使用编程语言无关的.msg文件定义，编译过程中生成的代码文件
• 可以自定义接口满足需求
• 

服务（Servic）— 同步通信机制

• 带有反馈机制
• 使用客户端/服务器（C/S）模型，客户端发送请求数据，服务器完成处理返回应答数据
• 使用编程语言无关的.src 文件定义请求和应答数据结构，编译过程中生成对应的代码文件
• 服务请求一次 满足内容连接

（服务的应用场景 好比摄像头 传输图像 需要 调整摄像头拍摄远程画面，控制摄像头对焦，就是需要调整摄像头）

话题 和 服务的区别

参数（Parameter）– 全局共享字典

• 可通过网络访问的共享 、多变量字典
• 节点使用此服务来存储和检索运行时的参数
• 适合存储静态、非二进制的配置参数 、不适合存储动态配置的数据
  （ 所有节点 Talke and Listener 都可以给节点赋值 ROS 通信机制就是SPC,从图可以看见，listener必须重新从ROS Master 获取值 才能从Talker获取变化 ，故此ROS( 适合存储静态、非二进制的配置参数 、不适合存储动态配置的数据)）

文件系统：

功能包（Package）

• ROS软件中的基本单元，包含节点源码，配置文件，数据定义等
• 功能包 包括（节点 消息 服务）

功能包的清单 （Package manifes）

• 记录功能包的基本信息 ，包含作者基本信息、许可信息、依赖选项、编译标志等

元功能包（MetaPackages）

• 组织多个同一目的功能包

软件仓库

ROS 社区

ROS的概念：对应第八讲

ROS命令行总览：

ROS命令行示例快速理解 以小海龟为例：

• 要运行小海龟程序 必须确保已经安装好了ROS
• 如果没有安装好 ROS 请参考这篇文章
• 安装ROS Kinetic详细过程

roscore

roscore 是为了启动 ROSMASTER ,是ROS所有节点管理器，也是启动ROS必须启动的一个指令

rosrun

rosrun 是为了运行ros安装包某个节点某个安装包的一个指令 后面要跟着两个 参数 一个 是功能包名
，一个是功能包的节点

• 从中我们运行了 turtlesim这个功能包 双按tab 显示他所含的节点名称

• turtlesim 是为了学习ros创作的一个小海龟模拟器

• （我们运行 第三个节点 turtlesim_node

• 

• 便会出现小海龟的仿真器模型 ）

• 

• 接下来我们再打开 rosrun turtlesim 第四个节点 键盘控制器
  
  就可以再键盘上 控制 海龟运行了

rqt_graph

• 以qt开头的就是用qt 写的一些计算工具
• rqt_graph 是一个显示系统计算图的工具，ros核心工具就是一个计算图 ，我们很快知道ros控制相关的信息
• 

rosnode

• ROS（ROS） 是 无界面命令行工具
• 输入 rosnode 他会报出 很多node相关的节点工具
  

rosnode list

rosnode list 是针对节点中的内容 列出

• rosout 启动的默认 话题 ，这个话题主要采集 所有话题的日用信息，提交给上面界面做显示的 一个话题 。只要启动他就会有的一个话题 一般不用管他

rosnode info

可以看到各个节点能够发布哪些话题
通过订阅话题来提供服务

还会显示主机号 以及PID号 底层机制的信息描述

rostopic

同rosnode 一一样 输入rostopic 会显示他的功能清单：

rostopic list

• 打印出当前所有节点的话题列表
  
  这里 我们可以看到有个turtle1的cmd_vel 这个其实就是键盘连接节点的工具
  
  如图
  

rostopic pub

（那能不能通过 直接给话题发布指令让数据动起来呢）
然后 我们看到 rostop下面有个这个介绍

然后我们根据 他的描述 输入 rostopic pub 消息类型 消息内容 话题名

输入双击tab键盘可以自动补齐 输入tur就可以补齐了

• 其中 turtle1 \cmd_vel geometry_msgs 是话题名 Twist “linear 和angualr 是数据内容以及消息结构

然后我们可以通过更改数值来发布话题

• 点击回车他就能动了 ！
  –
  但是发现海龟不能一直都动，因为话题只能发布一次

• 于是我们可以在 pub 后面加上 – r -r 表示 rate 频率的意思 后面接频率的次数

• 
  那能不能通过海龟控制旋转呢 我们看到 angular 角度有三个参数xyz 其中z轴是垂直于仿真器向外的

rosmsg show

那我们能不能来看到话题消息数据类型吧 我们可以用rosmsg show 做到

我们可以看到Twist消息数据结构 ，这是原来ros定义好的数据结构，

rosservice

现在我们来看看 rosservice 相关的服务
与rostopic一样 直接输入rosserive 会跳出他可接的代码列表
我们看用rosserive list 直接来看看他们服务有哪些

其中

• spawm 是用来产生诞生的意思 我们可以用他来产生新的海龟
  
• 和前面一样 只要双击TAB键 后面的参数就会自动补齐
• 其中 x y 是海龟的坐标位置 theta 是海龟诞生中的角度 name ”“是产生海龟的名字
  然后我们回车 就可以调用这个服务 ，并且会在仿真器上再跑出一个海龟
  
  然后我们再点开 rostopic list 会发现又多出几个海龟的参数 ，这些是新生成的海龟参数
  

回顾一下:

• 主要用的几个节点
• 
• 可视化的几张图
• 

话题复现

• 话题复现可以记录话题中的所有数据 ，并在下次用的时候复现出来
• 比如 ：你有个无人机想做调试，但不能让每次无人机飞起来再做调试
• 然后做一次飞行 飞行时候把无人机数据都保存下来 通过话题复现就能把无人机飞行复现出来就可以了
  

首先 我们输入 rosbag reord 表示记录数据 -a a表示all 所有的数据 -o 表示我们把所保存的数据保存到一个压缩包，至于压缩包叫什么 就是后面的名称

输入之后 可以看到他以及再记录这个列表

• 记录之后直接按住 cirt c 推出就记录下来了
• 保存后 会放在你当前终端的目录下面 这里我们一般再home 主文件下面
• 这个就是记录我们数据保存文件，
  现在 我们重新 退出
  

这里我们再重新启动一遍 先用roscore启动，再启动海龟节点 弹出海龟仿真器

• 这里我们不用启动key控制节点 直接通过 rosbag运行 已经打包好的控制指令

• rosbag play +名字

• 

创建工作空间与功能包 对应第九讲

工作空间可以看作 新建工程

• src：代码空间是为了放置功能包的 ，配置文件包括一些lanunch文件等等到是放在这里的
• bulid 编译空间 编译过程中产生中间文件
• devel 开发空间 放置编译过程中的可执行的一些库 以及代码脚本等等
• install 安装空间 用我们install 安装成功后的结果 放在什么位置的

在ROS1 中install 安装空间和 devel开发空间很多内容是重复
所以在ROS2 中争对这一点做了很多修正

工作空间

创建工作空间：

• 首先 我们用mkdir 创建 一个工作空间 需要注意的是 catkin_ws 文件本任取 但是src是固定的
• 然后我们进入我们的src文件
• 使用cartkin_init_workspace 创建工作空间
  

编译工作空间：

进入 src的上一级目录 执行catkin_make执行编译文件

设置环境变量：

为了让你系统找到 设置环境变量

检查环境变量：

功能包

创建功能包

cakin_create_pkg 创建功能包 后面跟着依赖库 （调用接口）
std_msgs 是调用那些标准的接口 用到哪些库一定要用到依赖

工作空间 重名问题

功能包下重要文件：

• 这两个文件是任何一个功能包必须要存储放的一个文件 ，没有这个文件就不能称为功能包
  

packeage .xml 文件

• 这种文件内容是通过src 这种语言里的内容进行描述的 ，
• 描述了文件包相关的信息 ，比如说功能包的名字，版本号
• 这个功能包可以向你反馈一些内容
• Lincense 包括开源的许可证
• 这些信息

• packeage .xml 中功能包的依赖信息：

• 可以看到下方的依赖库在roscpp 和rospy std_msgs 依赖库在内有所体现
  

CMakeList.txt

CMakeList.txt 主要描述语法编译规则
CMake 也是基于GC的一个编译器 在编译规则设置上 比较友好

find_package 文件包括一些编译的规则：
编译中的依赖 限制可以设置 package中的包

发布者 Publisher

海龟仿真器

创建功能包

我们进入src执行 创建发布者指令

实现pubulinsher代码步骤

publisher 源代码分析

/*********************************************************************** Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com). ***********************************************************************/

/** * 该例程将发布turtle1/cmd_vel话题，消息类型geometry_msgs::Twist */
 
#include <ros/ros.h>
#include <geometry_msgs/Twist.h>

int main(int argc, char **argv)
{ 
   
	// ROS节点初始化
	ros::init(argc, argv, "velocity_publisher");

	// 创建节点句柄
	ros::NodeHandle n;

	// 创建一个Publisher，发布名为/turtle1/cmd_vel的topic，消息类型为geometry_msgs::Twist，队列长度10
	ros::Publisher turtle_vel_pub = n.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle1/cmd_vel", 10);

	// 设置循环的频率
	ros::Rate loop_rate(10);

	int count = 0;
	while (ros::ok())
	{ 
   
	    // 初始化geometry_msgs::Twist类型的消息
		geometry_msgs::Twist vel_msg;
		vel_msg.linear.x = 0.5;
		vel_msg.angular.z = 0.2;

	    // 发布消息
		turtle_vel_pub.publish(vel_msg);
		ROS_INFO("Publsh turtle velocity command[%0.2f m/s, %0.2f rad/s]", 
				vel_msg.linear.x, vel_msg.angular.z);

	    // 按照循环频率延时
	    loop_rate.sleep();
	}

	return 0;
}

publisher 发布者消息队列

• Publisher — > Topic (Message geometry_msgs::Twist )

• 因为话题没有来得及快速响应你的发布 所以他会有个发布者队列 把发布者的数据发布在队列里面来然后再发布出去
  

• 队列如果爆了怎么办，队列默认长度是10，ros master会把爆了的数据丢出去 ，像这种情况默认保存数据是10就会保存10个数据，丢出去就会导致掉数据 掉真的情况

publisher 发布者频率：

因为我们后面是一个where循环 ，所以在后面设置他的频率

	// 设置循环的频率
	ros::Rate loop_rate(10);

publisher 消息内容：

• 设置海龟 运行的速度以及弧度

	int count = 0;
 // 初始化geometry_msgs::Twist类型的消息
		geometry_msgs::Twist vel_msg;
		vel_msg.linear.x = 0.5;
		vel_msg.angular.z = 0.2;

今天的文章【古月居ROS 21讲】精简理清 – 速刷古月居ROS21讲 ROS概念全过程「建议收藏」分享到此就结束了，感谢您的阅读。