ROS基础学习2

2019-03-10 3 min read ROSROSROS

ROS

工作空间:组织和管理功能包的文件夹

catkin workspace

build (cmake,catkin缓存中间件)

src(package 源代码)

package1(是catkin编译的基本单元)

package2

folder

package3

package3

devel(目标文件)

头文件

动态连接库

静态连接库

可执行文件

catkin(编译工具)

catkin ROS定制的编译构建系统

是对CMake的扩展

常用命令:

catkin_make:

初始化,建立工作空间

eg:


mkdir -p ~/catkin_ws/src

cd ~/catkin_ws/

catkin_make

编译

eg:


cd ~/catkin_ws #回到工作空间

catkin_make

source ~/catkin/devel/setup.bash #编译完成后需要使用source进行刷新

package 功能包

是ROS软件的基本组织形式(一个个package)

catkin编译的基本单元

一个package可以包含多个节点(可执行文件),但是至少必须含有CMakeLists.txt和package.XML才能认为这是一个pkg

CMakeLists.txt

规定了catkin编译的规则(源文件,依賴項，目標文件)

eg:


cmake_mininum_required() #指定catkin的最低版本

project() #指定軟件包的name

find_package() #指定編譯時需要的依賴項

add_message_files()/add_service_files()/add_action_files()#添加消息文件/服務文件/動作文件

generate_message() #指定catkin信息給編譯系統生成cmake文件

add_library()/add_executable() #指定生成庫文件，可執行文件

target_link_libraries() #指定可執行文件鏈接那些庫

catkin_add_gtest() #添加單元測試

install() #生成可安裝目標

如果編譯過程中出現問題，一般都是這個文件的原因

package.XML

包的自我描述：定义了package的属性,包名,版本号,作者,依賴等


<package><!--root-->

	<name><!--包名-->

	<version><!--版本号-->

	<description><!--包描述-->

	<maintainer><!--维护者-->

	<licsense><!--软件许可-->

	<buildtool_depend><!--编译工具-->

	<build_depend><!--编译时的依賴-->

	<run_depend><!--运行时的依賴-->

</package>

你也可能会看到manifest.xml,这是rosbuild编译系统使用的信息清單,类似catkin的package.XML

代码文件: 源文件src(.cpp/python module),頭文件include(.h),腳本scripts(.sh/.py)

自定義通信格式：消息msg(.msg),服務srv(.srv),動作action(*.action)

lauch文件(*.lauch):使多个可执行文件一起运行

配置文件:config(*.yaml)

这样一来,我们的package目录结构就变成了:

package

CMakeList.txt

package.XML

script

.py/.sh

include

*.h

src

*.cpp/python modulel

msg

*.msg

srv

*.srv

action

*.action

lauch

*.lauch

config

*.yaml

ros文件系统

常用操作:

rospack

查找某个pkg的地址

rospack find pkg_name

列出本地全部的pkg

rospack list

roscd

跳转到pkg的路径下

roscd pkg_name

rosls

列举某个pkg下的文件信息

rosls pkg_name

rosed

编辑pkg下的文件

rosed pkg_name file_name

catkin_create_pkg

创建一个pkg

catkin_create_pkg <pkg_name> [deps]

deps指的是这个pkg需要安装哪些依賴

rosdep

安裝某個pkg所需要的依賴

rosdep install [pkg_name]

主要给下载的pkg安装所需要的依賴

例子：


#下載tree

sudo apt insall tree

#建立一個帶src的文件目錄

mkdir -p catkin_ws/src

#cd 到workspace

cd catkin_ws/

#tree查看文件結構

tree

#初始化

catkin_make

#显示1級目录

tree -L 1

#cd到src

cd src

#新建一个pkg

catkin_create_pkg test1

#查看文件结构

tree

#在建立pkg时制定依賴(cpp依賴,py依賴,通信依賴,导航依賴)

catkin_create_pkg test2 roscpp rospy std_msgs nav_msgs

最后,我们的文件目录是:

catkin_ws

build

devel

src

CMakeList.txt

test1

CMakeList.txt

package.XML

test2

CMakeList.txt

include

test2

package.xml

src

对于外部克隆下载的文件:


#cd 到工作空间

cd ~/catkin_ws/src

#下载或者克隆

git clone ```

cd ~/catkin_ws

#安装依賴

rosdep install [pkg_name]

#编译

catkin_make

#刷新环境(一般选择在配置文件中加入这句话)

source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

最后一句如果:echo "source ~/catkin_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc

这样,我们每次打开一个新的终端,就会刷新一下source

metapackage

ros官网称作stack(软件包集),其实指的是自己没有很多内容,大量依賴了其他的包的(link包?)

主要的一些metapackage:

navigation:导航相关

moveit:控制机械臂

image_pipeline:图像获取,处理

vision_opencv:ROS与openCV交互的功能包集

turtlebot:turtlebot机器人相关的包

pr2_robot:pr2机器人驱动功能包集

ROS通信架构

master

节点管理器,管理node之间的通信

每个节点node启动时都需要向master注册

node1–注册–>master—->node2

我们在启动ROS时:

  1. 先启动master:

roscore

可以启动master(节点管理器),rosout(日志输出),parameter server(参数服务器)

  1. 启动node的一些相关命令:

启动node

rosrun [pkg_name] [node_name]

列出当前运行的node的详细信息

rosnode info [node_name]

结束运行node:

rosrun kill [node_name]

多个node需要启动时:

使用roslaunch,可以同时启动master和多个node

roslaunch [pkg_name] [file_name.launch]

其中file_name.launch的写法如下:


<launch>

	<node><!--需要启动的node及其参数-->

	<include><!--包含其他launch文件-->

	<machine><!--指定运行的機器-->

	<env_loader><!--设置环境变量-->

	<param><!--定义参数到参数服务器-->

	<arg><!--定义参数传到launch文件中-->

	<remap><!--设置参数映射-->

	<group><!--设置命名空间-->

</launch>

eg:roslaunch pr2_bingup pr2.launch

通信方式

Topic(主题)

ROS中的異步通信方式

node之间通过publish-subscribe通信

nodeA–发–> /Topic –订阅–> nodeB

eg:

node1(camera)

/camera-rgb

/camera-depth

这些节点的msg都通过publish上传到topic

node2

diplay

从topic订阅

node3

image_proless

从topic订阅

总结

  1. 異步通信

通過使用publish()方法,直接发送到topic

  1. 多對多通信

可以发送多个msg到topic

也可以有多个node从topic上订阅消息

  1. topic通信有严格的格式要求,即Message(是topic内容要求的数据类型,定义在*.msg中)

你可以把message看作一种数据类型,也就是一个对象,publish则时操作这种数据对象的一个类

msg

基本的msg包括:

bool,int8,int16,int32,int64,uint,float32,float64,string,time,duration,header,array[],array[C]

msg是一个类或者说结构体,例如/camera_rgb的msg格式


std_msgs/Header header

	uint32 seq

	time stamp

	string frame_id

	uint32 height

	uint32 width

	string encoding

	uint8 is_bigendian

	uint32 step

	uint8[] data

rostopic list

列出当前的全部topic

rostopic info /topic_name

显示某个topic的属性信息

rostopic echo /topic_name

显示某个topic的内容

rostopic pub /topic_name…

向topic发送内容

rosmsg list

列出系统上所有的msg

rosmag show /msg_name

显示某个msg内容

如果两个node,在运行时会占用大量的资源,并且不是每一刻都需要对进行通信,使用service更好

Service(服务)

ROS中的同步通信方式(阻塞等待reply)

Node之間可以通過request-reply的方式通信

NodeA(Client)–Req–>|<–Reply– /Service <===>NodeB(Server)

service通信方式使用的通信格式是srv

定义在*.srv中,和msg类似

eg:

  1. my_pkg/srv/DetectHuman.srv

bool start_detect#请求的格式

---

my_pkg/HumanPose[] pose_data #返回的是一个坐标数组
  1. my_pkg/msg/HumanPose.msg(里面嵌套了一个msg)

std_msgs/Header header

	string uuid

	int32 number_of_joints

	my_pkg/JointPose[] joint_data
  1. my_pkg/msg/JointPose.msg

string joint_name

geometry_msgs/Pose pose

float32 Confidence

rosserice list

列出当前所有活跃的service

rosserice info /service_name

显示某个service的属性信息

rosserice call /service_name args

调用某个service,args是参数

rossrv list

列出系统上所有的srv

rossrv show srv_name

显示出某个srv内容

Parameter Service(参数服务器)

用于存储各种不常改变的参数,配置,以字典的形式存储,可以用命令行,launch,node来读取

rosparam list

列出所有参数

rosparam get param_key

显示出某个参数的值

rosparam set param_key

设置某个参数的值

rosparam dump file_name

保存参数到文件

rosparam load file_name

从文件读取参数

rosparam delete param_key

删除参数

Action(动作)

一种问答通信机制，带有连续反馈，可以在任务过程中终止运行，基于ROS的消息机制实现

类似service,带有状态反馈的通信方式

通常用在长时间,可抢占(可打断)的任务中

同理action时Action通信使用的数据格式,定义在*.action中

eg:/action/DoDishes.action(分为三部分)


#Define the goal (client发出)

uint32 dishwasher_id

#Specify which dishwasher we want to use

---

#Define the result (只回答一次,server发出)

uint32 total_dishes_cleaned

---

#Define a feedback message (实时回传多次,server发出)

float32 percent_complete

举一个洗碗机的例子:

Client–goal(洗碗机的Id)–>Server

Server–feedback(洗碗的进度)–>Client

Server–result(洗碗的数量,时间)–>Client

常用的API

  • goal:发布任务目标

  • cancel:请求取消任务

  • status:通知客户端当前的状态

  • feedback:周期反馈任务运行的监控数据

  • result:向客户端发送任务的执行结果，只发布一次

ROS常用的工具

仿真工具: Gazebo,CV-rep,Carsim

调试,可视化工具:Rviz,rqt

Rviz(The Robot Visualization tool)

rqt

是一个可视化工具,常用的工具有:

rqt_graph(查看通信结构,msg的流向)
rqt_plot(曲线绘制的工具,可以看到,信息中的数据的变化)
rqt_console(查看日志)

命令行工具:rostopic,rosbag…

rosrun :可以运行node

rosbag:可以记录和回放数据流

使用方法:

/topic1 | /topic2–>record–>*.bag文件–>play–> /topic1 | /topic2

rosbag record [topic-names]

记录某些topic到bag中

rosbag record - a(a=all)

记录全部的topic

rosbag play [bag-files]

回放topic

eg:


rosbag record /camera/rgb/image_raw

roscore

rosbag play *.bag(bag-files)

rostopic list #查看回放有哪一些topic

rostopic info /camera/rgb/image_raw #查看回放中的这个topic

rosrun image_view image_view image:=/camera/rgb/image_raw #run这个节点,查看回放的图像

专用工具:Moveit(机械臂)

Client Library

提供ROS编程的库(roscpp,rospy,roslisp等),类似接口,但是在API的基础上进行了封装

CC BY-NC 4.0
Shell 基础
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