【ROS】机械人开发五--ROS基本概念的程序实现

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一、开发工具

• ubuntu18.04
• RoboWare Studio

关于RoboWare Studio的下载，这里给出安装包的下载链接：
链接：https://pan.baidu.com/s/1ypCs18v26PW8Of3aOunDow
提取码：v2se

安装前提：

• 操作系统为ubuntu
• 已完成ROS系统的安装配置(前面的文章已经讲了)
• 安装 python-pip: sudo apt-get install python-pip

下载后将其移动到虚拟机内，打开文件系统，双击安装包就行了，遇到提示就按 Esc 就行了，CSDN上安装教程有很多，这里就不多赘述了。

至于我问什么要安装这个IDE呢？最最主要的原因就是，他可以自动修改CMakeList.txt与其他配置文件的设置，非常方便。

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二、RoboWare Studio的基本使用

2.1 软件启动

下载完成后在命令行输入：

roboware-studio

启动软件

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2.2 修改界面语言

① 根据如下图所示，打开对应语言设置文件。

② 将 "locale":"en" ，修改为 "locale":"zh-CN"

保存并重启系统，可以看到语言已经修改为中文了。

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2.3 使用

① 点击 文件，可新建工作区。

我这边已经有工作区了，就是上几节创建的 catkin_ws，选择打开工作区就行了。

② 右击工作区下的 src，可以选择 新建ROS包。

③ 右击 新建的ROS包，可以为其添加依赖。


④ 右击新建包ROS 目录下 src 目录，可以新建CPP文件

新建的文件后，会弹出列表，选择 加入新的可执行文件中，IDE工具则会根据CPP文件名创建一个与之同名的可执行文件（ROS节点），此时CMakeList.txt文件会自动更新。

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2.4 编译文件

① 修改上面的编译设置为 Debug。

② 点击小锤子，进行编译，效果与catkin_make一样。

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2.5 卸载

命令行输入:

sudo apt-get remove roboware-studio

可以卸载软件。

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三、话题通信

话题通信是ROS节点通信方式的一种，它是一对多、异步的通信，方式在上一节的内容讲过了。
这里不过赘述。
这里讲一下一些话题命令。

• rostopic echo ：打印话题信息
• rostopic hz ： 话题频率
• rostopic info ：话题信息
• rostopic list ：列举话题
• rostopic pub ：往话题输入信息
• rostopic bw ： 话题带宽
• rostopic find ：从数据类型寻找话题
• rostopic type ：查看话题的数据类型

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四、话题的代码编写

上几节讲了节点的概念，在ROS中，最小的进程单位称为节点(Node)。每个节点都是一个可执行文件，可以是C++或Python文件，下面这里用C++代码来实现节点。

4.1 发布端

打开编辑器，右击ROS包目录下的src，创建 PubForBeginner.cpp，内容如下：

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"

int main(int argc, char **argv)
{
    //initial and name node
    ros::init(argc, argv, "publisher");
    //create nodehandle
    ros::NodeHandle nh;
    //create publisher
    ros::Publisher simplepub = nh.advertise<std_msgs::String>("string_topic",100);
    ros::Rate rate(10);
    //message for publish
    std_msgs::String pubinfo;
    pubinfo.data = "Hello, I'm Publisher!";
    while(ros::ok())
    {
        simplepub.publish(pubinfo);
    }

    return 0;
}

• ros::init ：创建 ros 节点，并命名为 publisher。
• ros::NodeHandle ：创建 节点的句柄。
• ros::Publisher simplepub：创建发布者，并在主题名为 string_topic 的主题上发布类型为<std_msgs::String>的消息。
• std_msgs::String pubinfo; 定义的消息类型。
• simplepub.publish(pubinfo); 发布数据

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4.2 接收端

打开编辑器，右击ROS包目录下的src，创建 SubForBeginner.cpp，内容如下：

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"

using namespace std;

void subCallback(const std_msgs::String& submsg)
{
    string subinfo;
    subinfo = submsg.data;
    ROS_INFO("The message subscribed is: %s",subinfo.c_str());
}
int main(int argc,char** argv)
{
    //initial and name node
    ros::init(argc,argv,"subscriber");
    //create nodehandle
    ros::NodeHandle nh;
    //create subscriber
    ros::Subscriber sub = nh.subscribe("string_topic",1000,&subCallback);
    ros::spin();
    return 0;
}

• subCallback：订阅节点的回调函数，对接收的消息进行打印处理。
• ros::Subscriber sub ：订阅 主题名为 string_topic 上的消息，接收到消息后调用回调函数处理。
• ros::spin(); ：ROS消息的回调处理函数，程序运行到这里后不再往下处理。

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4.3 测试

① 首先点击编译。

编译失败，可以在 ②位置处寻找问题，如果是语法问题，编译器里会使用 红线 勾出。

② 打开一个终端输入:

roscore

③ 再分别打开两个终端，在两个终端分别输入下面的命令：
格式：rosrun 包名 cpp文件名(节点名)

rosrun pub_dis_02 SubForBeginner

rosrun pub_dis_02 PubForBeginner

④ 在 接收端可以看到实验结果：

⑤ 新建一个终端输入命令 rosrun rqt_graph rqt_graph，可以查看节点间通信的通信关系。

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五、自定义消息

根据上面的代码我们知道，发布与接收的消息需要遵循同一种类型，ROS系统已经帮我们定义了一些常用的数据类型。例如上面代码我们使用的。

当有些时候，当系统的消息类型无法满足我们的使用时，我们就需要自定义消息类型来使用。

这里重新建一个ROS包，来演示自定义消息类型。

5.1 自定义消息类型

① 我们又新建了一个ROS包，使用和上面相同的ROS包依赖。在 RoboWare Studio 中，右击ROS包，就可以创建 msg 文件夹，在msg创建自定义消息文件，格式为.msg。或者可以直接敲命令进行创建。但自定义消息文件必须储存在msg文件夹内。

② 在msg 文件夹内创建 Student.msg。文件名可以自定义。内容包含如下：

string name
float64 height
float64 weight

内容是：

• 字符串类型 ，保存学生姓名
• 64位的数据类型，保存学生的身高
• 64位的数据类型，保存学生的体重

③ 在创建了自定义类型后，需要在ROS包目录下修改以下内容（如果文件中已经修改了，就不管）
package.xml文件修改:

• 添加：<build_depend>message_generation</build_depend>
• 添加：<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

CMakeLists.txt文件修改：

• 修改：find_package (catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp std_msgs message_generation)，就是添加message_generation
• 打开注释，且有以下内容：add_message_files( FILES Message1.msg )，Message1为你自己自定义msg文件名
• 打开注释，且有以下内容：generate_messages( DEPENDENCIES std_msgs )
• 打开注释，且有以下内容：catkin_package( CATKIN_DEPENDS message_runtime … )

④ 点击编译，就可以在工作空间目录下，的devel目录下找到Student.h。我们使用自定义类型时，包含这个头文件就行了。

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5.2 自定义消息发布端

#include "ros/ros.h"
#include "book_msg_03/Student.h"
#include <cstdlib>

using namespace std;

int main(int argc, char **argv)
{
    //initial and name node
    ros::init(argc, argv, "node_MsgPub");

    if(argc != 4)
    {
        cout << "Error command parameter!\n"\
        << "Please run command eg:\n"\
        << "rosrun book_msg_03 Book_MsgPub name height weight" << endl;
        return -1;
    }

    //create node handle
    ros::NodeHandle nh;

    //create messge publisher
    ros::Publisher MsgPub = nh.advertise<book_msg_03::Student>("MyMsg", 100);
    book_msg_03::Student stdmsg;
    stdmsg.name = argv[1];
    stdmsg.height = atof(argv[2]);
    stdmsg.weight = atof(argv[3]);

    ros::Rate rate(10);
    while(ros::ok())
    {
        MsgPub.publish(stdmsg);
        rate.sleep();
    }
    return 0;
}

• if(argc != 4) ：提醒用户如何使用该节点。
• ros::Publisher MsgPub = nh.advertise<book_msg_03::Student>(“MyMsg”, 100); 这里我们使用了自定义消息类型，格式为ROS包名::自定义消息类型。
• rate.sleep(); 固定发送消息的频率。

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5.3 自定义消息接收端

#include "ros/ros.h"
#include "book_msg_03/Student.h"

// custom defined message callback function
void MsgCallback(const book_msg_03::Student &stdInfo)
{
    ROS_INFO("The student information is:\n name:%s--height:%f--weight:%f",
        stdInfo.name.c_str(),
        stdInfo.height,
        stdInfo.weight);

}

int main(int argc, char *argv[])
{
    //initial and name node
    ros::init(argc, argv, "node_MsgSub");
    //create node handle
    ros::NodeHandle nh;
    //create subscriber
    ros::Subscriber MsgPub = nh.subscribe("MyMsg" ,100, &MsgCallback);
    ros::spin();

    return 0;
}

类似之前的接收端程序，不过这里使用的是自定义的学生消息数据类型。

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5.4 测试

① 首先点击编译。

编译失败，可以在 ②位置处寻找问题，如果是语法问题，编译器里会使用 红线 勾出。

② 打开一个终端输入:

roscore

③ 再分别打开两个终端，在两个终端分别输入下面的命令：
格式：rosrun 包名 cpp文件名(节点名)

rosrun book_msg_03 Book_MsgSub

rosrun book_msg_03 Book_MsgPub xiaoming 180 74

④ 在 接收端可以看到实验结果：

⑤ 新建一个终端输入命令 rosrun rqt_graph rqt_graph，可以查看节点间通信的通信关系。

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到这里就结束啦！