大家好呀，我是一个SLAM方向的在读博士，深知SLAM学习过程一路走来的坎坷，也十分感谢各位大佬的优质文章和源码。随着知识的越来越多，越来越细，我准备整理一个自己的激光SLAM学习笔记专栏，从0带大家快速上手激光SLAM，也方便想入门SLAM的同学和小白学习参考，相信看完会有一定的收获。如有不对的地方欢迎指出，欢迎各位大佬交流讨论，一起进步。
目录
一、std_msgs
1.1 简介
1.2 基本类别
1.3 使用模板
二、geometry_msgs
2.1 简介
2.2 基本类别
2.3 使用模板
三、sensor_msgs
3.1 简介
3.2 基本类别
3.3 使用模板
四、shape_msgs
4.1 简介
4.2 基本类别
4.3 使用模板
五、trajectory_msgs
5.1 简介
5.2 基本类型
5.3 基本类型
六、nav_msgs
6.1 简介
6.2 基本类型
6.3 使用模板
七、visualization_msgs
7.1 简介
7.2 基本类型
7.3 marker使用模板
八、jsk_recognition _msgs
8.1 简介
8.2 类别
8.3 使用模板
ROS很重要一点就是可以对不同类型的消息进行接收与发送，并且能够对数据进行实时的可视化，ROS官网已经给出了很多的消息类型供我们使用。
std_msgs是一种标准消息类型包，包含了一些常用的基本数据类型的消息定义。
std_msgs/Bool：表示布尔值（True或False）
std_msgs/Int8、Int16、Int32、Int64：表示有符号的8、16、32和64位整数
std_msgs/UInt8、UInt16、UInt32、UInt64：表示无符号的8、16、32和64位整数
std_msgs/Float32、Float64：表示单精度和双精度浮点数
std_msgs/String：表示字符串
std_msgs还包括其他类型的消息，例如：
std_msgs/Time：表示ROS的时间戳
std_msgs/Duration：表示时间段
std_msgs/Header：表示ROS消息头，其中包括时间戳、坐标系和序列号等信息。
std_msgs - ROS Wiki
发布接收字符串
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
#include "std_msgs/Int32.h"
void callback_string(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
ROS_INFO("Received string: %s", msg->data.c_str());
// 创建一个新的std_msgs::String类型消息
std_msgs::String output_msg;
output_msg.data = "Received string: " + msg->data;
// 发布新消息
pub.publish(output_msg);
}
void callback_int(const std_msgs::Int32::ConstPtr& msg)
{
ROS_INFO("Received integer: %d", msg->data);
// 创建一个新的std_msgs::String类型消息
std_msgs::String output_msg;
output_msg.data = "Received integer: " + std::to_string(msg->data);
// 发布新消息
pub.publish(output_msg);
}
int main(int argc, char **argv)
{
// 初始化ROS节点
ros::init(argc, argv, "listener_and_talker");
// 创建ROS节点句柄和两个订阅节点对象，以及一个发布者对象
ros::NodeHandle nh;
ros::Subscriber sub_string = nh.subscribe("my_topic_string", 10, callback_string);
ros::Subscriber sub_int = nh.subscribe("my_topic_int", 10, callback_int);
ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("my_topic_output", 10);
// 运行ROS节点
ros::spin();
return 0;
}ROS中的geometry_msgs是一个包含了各种几何形状相关的消息类型的软件包，主要用于机器人运动控制和感知相关应用中。
更多使用方法见官网https://wiki.ros.org/geometry_msgs?distro=melodic
发布接收位置
#include <ros/ros.h>
#include <geometry_msgs/PoseStamped.h>
void poseCallback(const geometry_msgs::PoseStamped::ConstPtr& msg)
{
// 在回调函数中处理接收到的消息
ROS_INFO("Received a pose at time %f", msg->header.stamp.toSec());
ROS_INFO("Position: x=%f, y=%f, z=%f", msg->pose.position.x, msg->pose.position.y, msg->pose.position.z);
ROS_INFO("Orientation: x=%f, y=%f, z=%f, w=%f", msg->pose.orientation.x, msg->pose.orientation.y, msg->pose.orientation.z, msg->pose.orientation.w);
}
int main(int argc, char **argv)
{
ros::init(argc, argv, "pose_node"); // 初始化ROS节点
ros::NodeHandle nh;
// 创建一个用于接收pose消息的订阅者
ros::Subscriber sub = nh.subscribe<geometry_msgs::PoseStamped>("pose_topic", 10, poseCallback);
// 创建一个用于发送pose消息的发布者
ros::Publisher pub = nh.advertise<geometry_msgs::PoseStamped>("pose_topic", 10);
// 设置消息的头部信息
geometry_msgs::PoseStamped pose_msg;
pose_msg.header.stamp = ros::Time::now();
pose_msg.header.frame_id = "map";
// 设置消息的内容
pose_msg.pose.position.x = 1.0;
pose_msg.pose.position.y = 2.0;
pose_msg.pose.position.z = 3.0;
pose_msg.pose.orientation.x = 0.0;
pose_msg.pose.orientation.y = 0.0;
pose_msg.pose.orientation.z = 0.0;
pose_msg.pose.orientation.w = 1.0;
// 发布消息
pub.publish(pose_msg);
ros::spin();
return 0;
}
ROS中的sensor_msgs是一种消息类型，用于在ROS节点之间传输与传感器数据相关的消息。sensor_msgs包含了许多常用传感器的消息类型，例如激光雷达、相机、IMU、GPS等。
sensor_msgs - ROS Wiki
发布接收点云
#include <ros/ros.h>
#include <sensor_msgs/PointCloud2.h>
void pointCloudCallback(const sensor_msgs::PointCloud2ConstPtr& input_cloud_msg)
{
// TODO: 这里添加处理输入点云的代码
// 将处理后的点云发布到 /output_pointcloud 话题上
pub.publish(output_cloud_msg);
}
int main(int argc, char** argv)
{
ros::init(argc, argv, "point_cloud_node");
ros::NodeHandle nh;
// 订阅 /input_pointcloud 话题上的点云消息
ros::Subscriber sub = nh.subscribe<sensor_msgs::PointCloud2>("/input_pointcloud", 1, pointCloudCallback);
// 发布处理后的点云消息到 /output_pointcloud 话题上
ros::Publisher pub = nh.advertise<sensor_msgs::PointCloud2>("/output_pointcloud", 1);
ros::spin();
return 0;
}ROS中的shape_msgs是一个定义了常见几何形状（例如点，线，多边形，立方体等）的ROS消息类型。它是ROS的标准消息之一，常用于描述机器人的形状和姿态，以及环境中的障碍物等。shape_msgs消息并不能直接在rviz中可视化，需要将其转换为visualization_msgs/Marker消息才能在rviz中显示。而visualization_msgs/Marker消息则可以直接在rviz中可视化，并且提供了多种不同的可视化方式，例如用线、面、箭头等方式显示几何形状。
发送三角形顶点坐标
#include <ros/ros.h>
#include <shape_msgs/Polygon.h>
#include <geometry_msgs/Point32.h>
int main(int argc, char **argv)
{
// 初始化ROS节点
ros::init(argc, argv, "polygon_publisher");
// 创建节点句柄
ros::NodeHandle nh;
// 创建一个publisher发布名为"/polygon"的shape_msgs/Polygon消息
ros::Publisher polygon_pub = nh.advertise<shape_msgs::Polygon>("/polygon", 10);
// 设置消息发布频率
ros::Rate loop_rate(10);
while (ros::ok())
{
// 创建shape_msgs/Polygon消息并填充数据
shape_msgs::Polygon polygon;
geometry_msgs::Point32 p1, p2, p3;
p1.x = 0.0;
p1.y = 0.0;
p1.z = 0.0;
p2.x = 1.0;
p2.y = 0.0;
p2.z = 0.0;
p3.x = 0.0;
p3.y = 1.0;
p3.z = 0.0;
polygon.points.push_back(p1);
polygon.points.push_back(p2);
polygon.points.push_back(p3);
// 发布消息
polygon_pub.publish(polygon);
// 按照指定频率循环发布消息
loop_rate.sleep();
}
return 0;
}接收三角形顶点坐标
#include <ros/ros.h>
#include <shape_msgs/Polygon.h>
#include <geometry_msgs/Point32.h>
void polygonCallback(const shape_msgs::Polygon::ConstPtr& msg)
{
// 输出消息内容
ROS_INFO("Received polygon message:");
for (int i = 0; i < msg->points.size(); i++)
{
ROS_INFO("Point %d: (%f, %f, %f)", i+1, msg->points[i].x, msg->points[i].y, msg->points[i].z);
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
// 初始化ROS节点
ros::init(argc, argv, "polygon_subscriber");
// 创建节点句柄
ros::NodeHandle nh;
// 创建一个subscriber订阅名为"/polygon"的shape_msgs/Polygon消息
ros::Subscriber polygon_sub = nh.subscribe("/polygon", 10, polygonCallback);
// 循环处理回调函数
ros::spin();
return 0;
}trajectory_msgs 是一个ROS消息包，包含用于描述机器人或其它物体运动的消息类型。其主要包含以下消息类型：
发布者周期性地创建一个 JointTrajectory 消息并发布到话题 joint_trajectory 上，而订阅者则通过回调函数 jointTrajectoryCallback 接收到这些消息并打印出其中的关节信息。
#include <ros/ros.h>
#include <trajectory_msgs/JointTrajectory.h>
#include <trajectory_msgs/JointTrajectoryPoint.h>
int main(int argc, char **argv)
{
ros::init(argc, argv, "joint_trajectory_publisher_subscriber");
ros::NodeHandle nh;
// 创建一个发布者，用于发布机器人的关节轨迹
ros::Publisher joint_trajectory_pub = nh.advertise<trajectory_msgs::JointTrajectory>("joint_trajectory", 10);
// 创建一个订阅者，用于接收机器人的关节轨迹
ros::Subscriber joint_trajectory_sub = nh.subscribe("joint_trajectory", 10, jointTrajectoryCallback);
ros::Rate loop_rate(10); // 发布频率为10Hz
while (ros::ok())
{
// 创建一个JointTrajectory消息
trajectory_msgs::JointTrajectory trajectory_msg;
trajectory_msg.header.stamp = ros::Time::now();
trajectory_msg.joint_names.push_back("joint_1");
trajectory_msg.joint_names.push_back("joint_2");
trajectory_msg.joint_names.push_back("joint_3");
// 创建一个JointTrajectoryPoint消息
trajectory_msgs::JointTrajectoryPoint point_msg;
point_msg.positions.push_back(0.5);
point_msg.positions.push_back(0.5);
point_msg.positions.push_back(0.5);
point_msg.velocities.push_back(0.0);
point_msg.velocities.push_back(0.0);
point_msg.velocities.push_back(0.0);
point_msg.time_from_start = ros::Duration(1.0); // 在1秒的时间内到达目标位置
trajectory_msg.points.push_back(point_msg); // 将JointTrajectoryPoint添加到JointTrajectory中
// 发布JointTrajectory消息
joint_trajectory_pub.publish(trajectory_msg);
ros::spinOnce();
loop_rate.sleep();
}
return 0;
}
// 订阅者回调函数，用于接收机器人的关节轨迹
void jointTrajectoryCallback(const trajectory_msgs::JointTrajectory& msg)
{
ROS_INFO("Received JointTrajectory message");
// 打印出轨迹中的关节信息
for (int i = 0; i < msg.joint_names.size(); i++)
{
ROS_INFO("%s position: %f, velocity: %f, acceleration: %f",
msg.joint_names[i].c_str(),
msg.points[0].positions[i],
msg.points[0].velocities[i],
msg.points[0].accelerations[i]);
}
}ROS中的nav_msgs是一组与导航相关的消息（messages）和服务（services）类型的软件包。它包含了一些用于导航任务的标准消息格式，比如机器人当前的位姿信息、目标点、障碍物等信息。
发布接收一个Path，Path可以直接在RVIZ可视化
#include <ros/ros.h>
#include <nav_msgs/Path.h>
int main(int argc, char** argv)
{
// 初始化ROS节点
ros::init(argc, argv, "path_publisher");
ros::NodeHandle nh;
// 创建一个发布者，发布类型为nav_msgs::Path，话题名为/path
ros::Publisher path_pub = nh.advertise<nav_msgs::Path>("path", 10);
// 创建一个订阅者，订阅类型为nav_msgs::Path，话题名为/path
ros::Subscriber path_sub = nh.subscribe<nav_msgs::Path>("path", 10, pathCallback);
// 循环发布消息
ros::Rate loop_rate(10);
while (ros::ok())
{
// 创建一个新的Path消息
nav_msgs::Path path_msg;
// 将路径信息添加到Path消息中，此处省略具体代码
...
// 发布Path消息
path_pub.publish(path_msg);
// 循环等待
ros::spinOnce();
loop_rate.sleep();
}
return 0;
}
// 接收到Path消息时的回调函数
void pathCallback(const nav_msgs::Path::ConstPtr& path_msg)
{
// 处理接收到的Path消息，此处省略具体代码
...
}visualization_msgs是ROS中的一个用于可视化的消息类型软件包。它包含了一些用于在ROS中进行可视化的标准消息格式，如点、线、箭头、网格、文字、标记等。
https://wiki.ros.org/visualization_msgs?distro=melodic
*发布接收
发布Marker消息
ros::Publisher vis_pub = nh.advertise<visualization_msgs::Marker>( "visualization_marker", 0, markerCallback);
接收Marker消息
ros::Subscriber sub = nh.subscribe<visualization_msgs::Marker>("marker_topic", 10, markerCallback);
*消息内容
//基本信息
visualization_msgs::Marker marker;
marker.header.frame_id = "base_link";
marker.header.stamp = ros::Time();
marker.ns = "my_namespace";
marker.id = 0;
marker.type = visualization_msgs::Marker::SPHERE;//确定类型
marker.action = visualization_msgs::Marker::ADD;
//位置信息
marker.pose.position.x = 1;
marker.pose.position.y = 1;
marker.pose.position.z = 1;
marker.pose.orientation.x = 0.0;
marker.pose.orientation.y = 0.0;
marker.pose.orientation.z = 0.0;
marker.pose.orientation.w = 1.0;
//Marker范围
marker.scale.x = 1;
marker.scale.y = 0.1;
marker.scale.z = 0.1;
//Marker颜色
marker.color.a = 1.0; // Don't forget to set the alpha!
marker.color.r = 0.0;
marker.color.g = 1.0;
marker.color.b = 0.0;
//加载地图
marker.mesh_resource="package://pr2_description/meshes/base_v0/base.dae";
//发布消息
vis_pub.publish( marker );
建立一个箭头
#include <ros/ros.h>
#include <visualization_msgs/Marker.h>
int main( int argc, char** argv )
{
ros::init(argc, argv, "basic_shapes");
ros::NodeHandle n;
ros::Rate r(1);
ros::Publisher marker_pub = n.advertise<visualization_msgs::Marker>("visualization_marker", 1);
while (ros::ok())
{
visualization_msgs::Marker marker;
marker.header.frame_id = "base_link";
marker.header.stamp = ros::Time::now();
marker.ns = "basic_shapes";
marker.id = 0;
marker.type = visualization_msgs::Marker::ARROW;
marker.action = visualization_msgs::Marker::ADD;
marker.scale.x = 1.0;
marker.scale.y = 0.1;
marker.scale.z = 0.1;
marker.color.r = 1.0f;
marker.color.g = 0.0f;
marker.color.b = 0.0f;
marker.color.a = 1.0;
marker.pose.position.x = 0;
marker.pose.position.y = 0;
marker.pose.position.z = 0;
marker.pose.orientation.x = 0.0;
marker.pose.orientation.y = 0.0;
marker.pose.orientation.z = 0.0;
marker.pose.orientation.w = 1.0;
marker_pub.publish(marker);
r.sleep();
}
}
建立一个cube list
#include <ros/ros.h>
#include <visualization_msgs/Marker.h>
int main( int argc, char** argv )
{
ros::init(argc, argv, "basic_shapes");
ros::NodeHandle n;
ros::Rate r(1);
ros::Publisher marker_pub = n.advertise<visualization_msgs::Marker>("visualization_marker", 1);
visualization_msgs::Marker marker;
marker.header.frame_id = "base_link";
marker.header.stamp = ros::Time::now();
marker.ns = "basic_shapes";
marker.type = visualization_msgs::Marker::CUBE_LIST;
marker.action = visualization_msgs::Marker::ADD;
marker.scale.x = 0.1;
marker.scale.y = 0.1;
marker.scale.z = 0.1;
marker.color.r = 0.0f;
marker.color.g = 1.0f;
marker.color.b = 0.0f;
marker.color.a = 1.0;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
for (int j = 0; j < 10; j++)
{
for (int k = 0; k < 10; k++)
{
geometry_msgs::Point cube_point;
cube_point.x = i * 0.1;
cube_point.y = j * 0.1;
cube_point.z = k * 0.1;
marker.points.push_back(cube_point);
}
}
}
while (ros::ok())
{
marker_pub.publish(marker);
r.sleep();
}
}
jsk_recognition_msgs 是一个ROS消息包，它包含了一些用于机器人视觉和感知的常用消息类型。这些消息类型可以被用于在ROS系统中传递机器人感知和识别结果。
主要包含以下消息类型：
自定义发送
#include <ros/ros.h>
#include <jsk_recognition_msgs/BoundingBoxArray.h>
#include <jsk_recognition_msgs/BoundingBox.h>
int main(int argc, char** argv)
{
ros::init(argc, argv, "custom_bounding_box_array_publisher");
ros::NodeHandle nh;
// 创建一个 BoundingBoxArray 发布者
ros::Publisher bb_array_pub = nh.advertise<jsk_recognition_msgs::BoundingBoxArray>("bounding_box_array_topic", 10);
// 创建一个 BoundingBoxArray 消息
jsk_recognition_msgs::BoundingBoxArray bb_array_msg;
// 设置 BoundingBoxArray 消息的 Header
bb_array_msg.header.frame_id = "base_link";
bb_array_msg.header.stamp = ros::Time::now();
// 创建一个 BoundingBox 消息并添加到 BoundingBoxArray 消息中
jsk_recognition_msgs::BoundingBox bb_msg;
bb_msg.header = bb_array_msg.header;
bb_msg.label = "object_1"; // 设置标签
bb_msg.pose.position.x = 1.0; // 设置位置坐标
bb_msg.pose.position.y = 2.0;
bb_msg.pose.position.z = 3.0;
bb_msg.dimensions.x = 0.5; // 设置尺寸
bb_msg.dimensions.y = 0.3;
bb_msg.dimensions.z = 0.2;
bb_array_msg.boxes.push_back(bb_msg); // 将 BoundingBox 消息添加到 BoundingBoxArray 中
// 发布 BoundingBoxArray 消息
bb_array_pub.publish(bb_array_msg);
ROS_INFO("Custom BoundingBoxArray published");
ros::spin();
return 0;
}
接收获取坐标
#include <ros/ros.h>
#include <jsk_recognition_msgs/BoundingBoxArray.h>
void boundingBoxCallback(const jsk_recognition_msgs::BoundingBoxArray::ConstPtr& msg) {
// 遍历BoundingBoxArray中的所有BoundingBox
for (const auto& bbox : msg->boxes) {
// 获取BoundingBox的尺寸
const auto& dimensions = bbox.dimensions;
float width = dimensions.x;
float height = dimensions.y;
float depth = dimensions.z;
// 获取BoundingBox的坐标
const auto& position = bbox.pose.position;
float x = position.x;
float y = position.y;
float z = position.z;
// 在控制台输出BoundingBox的尺寸和坐标
ROS_INFO_STREAM("Bounding Box Dimensions (width, height, depth): " << width << ", " << height << ", " << depth);
ROS_INFO_STREAM("Bounding Box Position (x, y, z): " << x << ", " << y << ", " << z);
}
}
int main(int argc, char** argv) {
// 初始化ROS节点
ros::init(argc, argv, "bounding_box_subscriber");
// 创建节点句柄
ros::NodeHandle nh;
// 订阅jsk_recognition_msgs::BoundingBoxArray消息
ros::Subscriber sub = nh.subscribe<jsk_recognition_msgs::BoundingBoxArray>("bounding_box_topic", 1000, boundingBoxCallback);
// 循环等待回调函数
ros::spin();
return 0;
}
在上面的代码中，我们定义了一个回调函数 boundingBoxCallback() 来处理接收到的 jsk_recognition_msgs::BoundingBoxArray 消息。在这个回调函数中，我们遍历 BoundingBoxArray 中的所有 BoundingBox，并从每个 BoundingBox 中获取其尺寸和坐标信息。具体来说，我们使用 bbox.dimensions 来获取 BoundingBox 的尺寸，使用 bbox.pose.position 来获取 BoundingBox 的位置。最后，我们在控制台上输出每个 BoundingBox 的尺寸和坐标信息，以便我们可以在程序运行时检查它们。
到此，专栏的ROS讲解部分结束，你应该知道ROS能干啥和编写简单的发送接收消息的代码了，下一步我们将介绍SLAM的理论基础。