ubuntu 18.04 ros1学习

总结了一下，学习内容主要有：

1.ubuntu的基础命令

   pwd: 获得当前路径

   cd: 进入或者退出一个目录

   ls:列举该文件夹下的所有文件名称

   mv 移动一个文件到另一个目录中

  cp 拷贝一个文件到另一个目录中

   rm -r 删除文件

  gedit 

  sudo 给予管理员权限 

  sudo apt-get install

  sudo pkg -i xx.deb

  unzip xx.zip 解压缩zip文件

  zip -r archive_name.zip directory_to_compress  压缩 目录到文件中

2.ros工作空间的构建

    2.1 典型的功能包创建和运行过程

2.2一个ros工作空间的目录架构

2.3 代码过程

//1. 创建工作空间
mkdir -p ~/ws_test/src
//2. 进入工作空间
cd ws_test
//3. 初始化工作空间,会生成build,devel,build存放编译信息，devel存放可执行文件与相关依赖项，src文件存放代码
catkin_make

//4. cd src
//5. 创建包，宝引用了roscpp
catkin_create_pkg helloworld roscpp 

//6. 写程序,鼠标点击helloworld包的src，创建helloworld.cpp文件，文件中写如下内容
int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc,argv, "node_name");
    ROS_INFO("helloworld"）;
    return 0;
}

//7. 在CMakeLists.txt中配置, 指定生成可执行文件
add_executable(helloworld src/helloworld.cpp)
target_link_library(helloworld ${catkin_LIBRARY})

//8. 对工作空间进行编译,回退到ws_test目录下
catkin_make编译

//9.运行,在一个终端中启动roscore，在另一个终端中启动可执行文件rosrun pkg包名字  exe可执行文件名
//9.1 roscore
//9.2 

source ./devel/setup.bash
rosrun helloworld helloworld

ros通讯机制

【摘抄书中的】同此歌行来说，一个移动机器人项目是多个进程协同完成的，除了极少部分进程可以独立完成自己的之外，其他的进程均需要进行进程之间的数据交互，因此进程间的通讯机制是构建复杂机器人项目的基础。

ROS节点

在ros的世界中，最小的进程单元就是节点Node,通常一个node负责机器人的一个单独模块。一个package中可以有多个可执行文件（通常为C++编译生成的可执行文件或者python脚本），可执行文件在运行之后就形成了一个进程，这个进程就是ros节点。

节点管理器master

节点管理器Master在整个网络通讯中相当于管理中心，管理着各个节点(Node)，节点在启动的时候，首先要在Master中进行注册，之后Master会将该节点NODE纳入到整个ros系统中。Node之间的通讯也是由Master进行牵线，然后才能两两的进行点对点的通讯。当ROS节点启动的时候，首先启动Master，再由节点管理器以此启动Node。

换句话说，节点管理器实际上扮演了一个“通讯调度中心”的角色，它启动之后，各个Node之间才会建立相应的关联。但是，在Node连接建立之后，Master的任务就完成了，此时如果关闭Masetr，已经运行的Node之间的通信还可以继续进行。

ros通讯方式有4种，分别是:

1.topic话题通讯模式

2.Service服务模式

3.Parammeter Service模式

4.Actionlib模式

3.话题的订阅、发布、消息自定义

Topic话题订阅模式是一种ROS常见的通讯方式，对于实时性、周期性的消息，使用Topic模式来传输消息是最佳选择，Topic模式是一种点对点的单项通讯方式，这里的点指的是Node，也就是节点之间可以通过Topic来传递消息。Topic话题主要经历下面的初始化过程：首先，Publisher发布者节点和subscriber订阅者节点都要到节点管理器Master中进行注册；然后，Publisher会发布Topic话题，

每一个节点只接受话题所发布的数据，发布数据后至于接收者是否接收到数据，那就和这个节点无关了。结合小海龟，来说明一下话题发布和订阅如何使用：

//1.构建工作空间
  mkdir ~/mrobot_ws/src
  catkin_create_pkg learning_topic roscpp rospy std_msgs geometry_msgs turtlesim
  
  这时候在src文件夹下生成了learing_topic/include和 learning_topic/src两个目录
//2. 在learning_topic/src下创建velocity_publisher.cpp文件，代码如下：
#include<ros/ros.h>
#include<geometry_msgs/Twist.h>
int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc, argv, "velocity_publisher");
    ros::NodeHandle nh;
    ros::Publisher turtle_vel_pub = ros::advertise<egometry_msgs::Twist>("turtle1/cmd_vel",10);

    ros::Rate loop_rate(10);
    while(ros::ok())
   {
       geometry_msgs Twist tw;
       tw.linear.x = 0.5;
       tw.angular.z = 0.2;
       turtle_vel_pub.pub(tw);
       ROS_INFO("Publish turtle velocity command["%0.2f m/s, %0.2f rad/s]", tw.linear.x, tw.angular.z);
       loop_rate.sleep();
   }
}


//3. 配置 CMakeList.txt
add_executable(velocity_publisher src/velocity_publiser.cpp)
target_link_libraries(velocity_publiser ${catkin_LIBRARY})

//4.编译以及运行
cd mrobot_ws
catkin_make
source ./devel/setup.bash
// 在一个终端中启动ros
roscore

//在另一个终端中，启动小乌龟
rosrun turtlesim turtlesim_node

//在第三个终端中启动velocity_publiser
rosrun learning_topic velocity_publiser

//启动第四个终端中，查看消息
rostopic list

消息订阅

//1.在learning_topic下的src文件夹下创建pose_subscriber.cpp文件，文件内容为：
#include<ros/ros.h>
#include<turtlesim/Pose.h>

void poseCall(const turtlesim::Pose::ConstPtr& msg)
{
    ROS_INFO("turtle pse, x:%0.6f, y:%0.6f, msg->x, msg->y);
}

int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc,argv,"pose_subsrciber");

    ros::NodeHandle nh;
    ros::Subscriber pose_sub = ros::subscribe("/turtle1/pose",10,poseCall);
    
    ros::spin();
}

//2.在CMakeList.txt中写入
add_executable(pose_subscriber src/pose_subsrciber.cpp)
target_link_libraries(pose_subscriber ${catkin_LIBRARIES})

//3.编译并运行
cd mrobot_ws
catkin_make
source ./devel/setup.bash
//3.1在第一个终端中启动ros
roscore
//3.2在第二个终端中启动小乌龟
rosrun turtlesim turtlesim_node

//3.3在第三个终端中，使用订阅者
source ./devel/setup.bash
rosrun learning_topic pose_subscriber

topic消息自定义

//1.在learning_topic文件夹下创建msg文件，msg文件夹下创建Person.msg文件，内容如下：
    string name
    uint8 sex
    uint8 age
    uint8 unknown = 0
    uint8 male = 1
    uint8 female = 2

//2.在package.xml中添加功能包依赖项，将如下内容添加到package.xml中
  <build_depend>message_generation</build_depend>
<build_export_depend>message_generation</build_export_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

//3.在CMakeList.txt中添加编译选项，将以下内容添加到CMakeLists.txt文件的对应位置
   find_package(... message_generation...)
   catkin_package(... CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs turtlesim geometry_msgs message_runtime ...)
   add_message_files(FILES Person.msg)
   
   generate_message(DEPENDENCIES std_msgs)

//4. 编译程序
  cd mrobot_ws
  catkin_make

/*----------------------------发布消息------------------------------------*/

//1.在learning_topic/src目录下创建person_publisher.cpp文件，内容为:
#include<ros/ros.h>
#include<learning_topic/Person.h>
int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc,argv,"person_publisher");
    ros::NodeHandle nh;
    ros::Publisher person_info_pub = ros::advertise<learning_topic::Person>("/person_info",10);
    ros::Rate loop_rate(10);
    while(ros::ok())
    {
       learning_topic lt;
       lt.name = "Tom";
       lt.age = 18;
       lt.sex = learning_topic::Person::male;
       person_info_pub.pub(lt);
       ROS_INFO("Publish Person Info: name: %s, age:%d, sex:%d", lt.name.c_str(),lt.age,lt.sex);
       loop_rate.sleep();
     }
}

//2.在CMakeLists.txt中添加
add_executable(person_publisher src/person_publisher.cpp)
target_link_libraries(person_publisher ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_publisher ${PROJECTION_NAME}_generate_messages_cpp)

/*********************************订阅消息***********************/
//1. 在learning_topic/src目录下新建person_subscribe.cpp文件，文件内容为:
#include<ros/ros.h>
#include<learning_topic/Person.h>

void person_info_callBack(const learning_topic::Person::ConstPtr& msg)
{
    ROS_INFO("subscribe person info: name: %s, age: %d, sex: %d",msg->name, msg->age, msg->sex);
}

int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc,argv,"subscribe_person_info");
    ros::NodeHandle nh;
    ros::Subscriber sub = nh.subscribe("/person_info",10,person_info_callBack);
    ros::spin();

}

//2. 配置CMakeLists.txt
add_executable(person_subscriber src/person_subscriber.cpp)
target_link_libraries(person_subscriber ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_subscriber ${PROJECTION_NAME}_generate_messages_cpp)

4.服务的订阅、发布、服务自定义

topic话题通讯方式是一种单向的通讯方式，单向通讯并不能完全满足通讯要求，这些任午请求后希望得到回复，并且这些业务是临时的非周期性的任五，如果采用topic话题通讯方式，将会造成大量不必要的浪费。为了解决问题，ROS提供了service服务模式，service服务包含两个部分：一部分是请求方（CLient),另一部分是应答方（Server).service是双向的，Client发送一个请求Request给Server，要等待Server处理并反馈一个Reply，这样通过“请求-应答”机制完成了整个服务通讯。

请求方Client创建具体步骤如下：

//1. 创建实例项目
cd ~/mrobot_ws/src
catkin_create_pkg learning_service roscpp rospy std_msgs geometry_msgs turtlesim

//2. 在learning_service/src文件夹下，建turtle_spqwn_request.cpp文件，内容如下：
#include<ros/ros.h>
#include<turtlesim/Spawn>

int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc,argv, "turtle_spqwn");
    ros::service::waitForService("/spawn")
    ros::ServiceClient add_turtle = nh.serviceClient<turtlesim::Spawn>("/spawn");
    
    turtlesim::Spawn srv;
    srv.request.x = 2.0;
    srv.request.y = 2.0;
    srv.request.name = "turtle2";
    
    ROS_INFO("Call service to spawn turtle[x:%0.6f, y:%0.6f,name:%s]",srv.request.x, srv.request.y, srv.request.name);
    add_turtle.call(srv);
    ROS_INFO("Spawn turtle successfully[name:%s]", srv.response.name.c_str());

}

//2.CMakeList.txt添加
add_executable(turtle_spawn_request src/turtle_spawn_request.cpp)
target_link_libraries(turtle_spawn_request ${catkin_LIBRARIES})

//3. 编译并运行程序
catkin_make
//3.1启动第一个终端
roscore
//3.2启动第二个终端
source ./devel/setup.bash
rosrun turtlesim turtlesim_node

//启动第三个终端
source ./devel/setup.bash
rosrun learning_topic turtle_spawn_request



/*************************服务端***********************/
#include<ros/ros.h>
#include<turtlesim/Spawn>

ros::Publisher turtle_vel_pub;
bool pubCommand = false;

bool commandCallBack(std_srvs::Trigger::Request& req, std_srvs::Trigger::Response& res)
{
    pubCommand = !pubCommand;
    ROS_INFO("Publish turtle velocity command[%s]", pubCommand == true? "YES":"NO");
    res.success = true;
    res.message = "change turtle command state!";
    return true;
}

int main(int argc, char** argv)
{
    ros::NodeHandle nh;
    ros::ServiceServer command_service = nh.advertiseService("/turtle_command",commandCallBack);
    
    turtle_vel_pub = nh.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle1/cmd_vel",10);
    ros::Rate loop_rate(10);
    
    while(ros::ok())
    {
        ros::spineOnce();
        if(pubCommand)
        { 
           geometry_msgs::Twist vel_msg;
           vel_msg.linear.x = 0.5;
           vel_msg.angular.z = 0.2;
           turtle_vel_pub.pub(vel_msg);
        }
        loop_rate.sleep();
    }

}

//CMakeLists.txt 中编译
add_excutable(turtle_command_server src/turtle_command_server.cpp)
target_link_libraries(turtle_command_server ${catkin_LIBRARIES});

//3. 编译运行
catkin_make
roscore
rosrun turtlesim turtlesim_node

//启动第三个终端
source ./devel/setup.bash
rosrun learning_service turtle_command_server
rosservice call/turtle_command"{}"

4.action的订阅、发布、action自定义

5.TF变换

6.param文件 param，node，group，rosparam

参数命令

rosparam list 列出当前所参数

rosparam get param_key //显示某个参数值

rosparam set param_key param_value // 设置某个参数值

rosparam dump file_name // 保存参数到文件

rosparam load file_name // 从文件中读取参数

rosparam delete param_key // 删除参数

用法：

//1.创建包
cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg learning_parammeter roscpp rospy std_srvs

//2.在learning_parameters的src下创建parameter_config.cpp文件，内容如下：
#include<string>
#include<ros/ros.h>
#include<std_srvs/Empty.h>

int main(int argc, char** argv)
{
   ros::init(argc, argv, "parameter_config");
   ros::NodeHandle nh;
   
   int red, green, blue;
   ros::param::get("/turtlesim/background_r",red);
   ros::param::get("/turtlesim/background_r",green);
   ros::param::get("/turtlesim/background_r",blue);

   ros::param::set("/turtlesim/background_r",red);
   ros::param::set("/turtlesim/background_r",green);
   ros::param::set("/turtlesim/background_r",blue);


   ros::service::waitForService("clear");
   ros::ServiceCLient clear_background = nh.serviceCLient<std_srvs::Empty>("/clear");
   std_srvs::Empty srv;
   clear_background.call(srv);
}


//2.在CMakeLists.txt中
add_executable(learning_parammeter  src/learning_parammeter.cpp)
target_link_libraries(learning_parammeter ${catkin_LIBRARIES)};

//3.编译运行
//3.1启动第一个终端
roscore
//3.2启动第二个终端
rosrun turtlesim turtlesim_node
//3.3启动第三个终端
source devel/setup.bash
rosrun learning_parameter parameter_config

7.launch文件

launch 文件格式为

<launch>
    ...
</launch>

1. roslaunch 命令

roslaunch [package] [filename.launch]

   package是一个包名，file.launch是一个launch文件名字。通常一个pkg包含了多个可执行文件，而多个可执行文件可以用launch文件同时启动。比如启动 小乌龟 roslaunch learning_tf start_turtle.launch

roslaunch中<>类型主要有以下几种

<launch>
    <node .../>
    <rosparam .../>
    <remap .../>
    <machine .../>
    <param .../>
    <include .../>
    <env .../>
    <arg .../>
    <test .../>
    <group>  </group>
</launch>

1. node

<node pkg ="learning_tf" type = "turtle_tf_broadcaster" args = "/turtle1" name ="turtle1_tf_broadcaster" respawn="true" output="sceen"/>

pkg为包名，

type为节点名字,也就是ros::init()第三个参数的名字，

name为可执行文件名字，

args为传入的参数

respawn 是否重新启动，如果设置为true,则非自然退出后会自动重启

output 是否将节点信息输出到屏幕，如果不设置该属性，则节点信息会被写入到日志文件;

在 node 标签下页可以嵌套使用以下标签：

• env：为节点设置环境变量
• remap：为节点设置重映射参数
• rosparam：为节点加载 rosparam 文件
• param：为节点设置参数

2.rosparam

<param name="flush_frequency" type="double" value="1.0">

name表示参数名

type表示参数类型

value表示参数值

<remap from="A" to="B">

    from：原始名称
    to：新名称

A和B数据类型相同，可以将A简单地替换为B，从而订阅B话题。

<launch>
    <machine name="foo" address="foo-address" env-loader="/opt/ros/kinetic/env.sh" user="someone">
    <node machine="foo" name="footalker" pkg="test_ros" type="talker.py">
</launch>

主要参照这一

ROS-Launch的使用方式_roslaunch-CSDN博客

8.如何用在实际中？
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