ROS学习记录（一） Plugin插件

前言：最近在学习无人驾驶路径规划和ROS的一些基础理论，过程中遇到了一些问题，写这个系列记录一下个人的学习过程。

遇到这个问题的初衷是看了小巨同学一篇帖子

使用自定义RRT*全局规划器建图导航

文中提到了向move_base中添加全局路径规划插件RRT的过程，刚好在学习过程中对插件及插件编写的原则这一部分不是很理解，所以跟着原帖复现了一遍并在此做一下记录，如有问题或错误的地方也欢迎指出和讨论。

一、move_base节点及插件

move_base是Navigation功能包中的核心节点，它在导航的任务中处于支配地位，其他的一些package都是它的插件：

 图片来源：《重德智能机器人操作系统入门》

这里就以小巨同学文章中的自定义RRT算法作为例子来进行插件的编写及添加说明。由于RRT算法属于全局路径规划部分，所以插件类型是Base Global Planner。

插件的概念并不是我们抽象的描述，而是在ROS里catkin编译系统能够认出的，并且与其他节点能够耦合的C++库。插件是可以动态加载的类，也就是说插件不需要提前链接到ROS的程序上，只需在运行时加载插件就可以调用其中的功能。

关于插件具体的介绍，可以参考roswiki中的具体介绍http://wiki.ros.org/pluginlib。

二、Plugin插件添加

先在工作空间中下载自定义RRT算法源码：https://github.com/li-huanhuan/rrt_star_global_planner

git clone https://github.com/li-huanhuan/rrt_star_global_planner

下载完成并catkin_make编译后有如下几个文件：

其中src文件夹中包含了RRT算法的源码，在这由于主要介绍插件的添加过程故不对源码进行解释。

1、插件注册

在src/rrt_star_ros.cpp文件中添加插件注册指令：

PLUGINLIB_EXPORT_CLASS(RRTstar_planner::RRTstarPlannerROS, nav_core::BaseGlobalPlanner)

含义：使RRTstar_planner::RRTstarPlannerROS类注册为move_base包中nav_core::BaseGlobalPlanner类的插件

2、编译

在CMakeLists.txt中添加库文件:

add_library(${PROJECT_NAME} src/rrt_star_ros.cpp)

3、插件描述文件

插件描述文件是一个XML文件，用于以机器可读格式存储有关插件的所有重要信息。它包含有关插件库的信息，插件的名称，插件的类型等。需要创建一个新文件并将其保存在包中的某个位置（如rrt_ star_global_planner包），并给它一个名称，如本例中的rrt_star_planner_plugin.xml

文件内容如下：

<library path="lib/librrt_star_global_planner">
  <class name="RRTstar_planner/RRTstarPlannerROS" type="RRTstar_planner::RRTstarPlannerROS" base_class_type="nav_core::BaseGlobalPlanner">
    <description>This is RRT Star Global Planner Plugin by Rafael Barreto.</description>
  </class>

</library>

第一行 <library path="lib/librrt_star_global_planner">指定插件库的路径。路径是lib/librrt_star_global_planner，其中lib是目录中的文件夹 ~/catkin_ws/devel/

第2-3行指定了实现插件的类的名称，例子中是RRTstar_planner::RRTstarPlannerROS，而base_class_type指定了实现插件的基类的名称，例子中是nav_core::BaseGlobalPlanner

第4行<description> 标记提供关于插件的简要说明。

4、注册插件到ROS包系统

在package.xml中指向插件描述文件：

  <export>
   <nav_core plugin="${prefix}/rrt_star_planner_plugin.xml"/>
  </export>

其中在${PREFIX}中确定文件完整的路径

此外package.xml文件还需添加nav_core包的依赖性

  ...  
  <build_depend>pluginlib</build_depend>

  ...
  <build_export_depend>pluginlib</build_export_depend>

  ...
  <exec_depend>pluginlib</exec_depend>

  ...

5、在ROS包系统中，查询可用插件

catkin_make编译后可以通过rospack查询ROS包系统，以查看任何给定的包可用的插件：

rospack plugins --attrib=plugin nav_core

如果插件添加成功，会在终端显示如下结果： 

6、在launch文件中的movebase添加新的规划器添加为全局规划器的参数

我这里以《ROS机器人开发实践》中的例程为例进行插件的添加，在mrobot_navigation功能包下的launch文件中找到运行move_base节点的文件，并将注册好的插件添加进来：

…

<node pkg="move_base" type="move_base" respawn="false" name="move_base" output="screen" clear_params="true">
    <param name="base_global_planner" value="RRTstar_planner/RRTstarPlannerROS" />

…

三、测试插件功能

在终端中运行导航功能包：

roslaunch mrobot_navigation fake_nav_demo.launch

在rviz中找到Global Plan，并选择话题：/move_base/RRTstarPlannerROS/plan

 这样就将全局路径规划选中了我们自己添加的RRT算法，最终效果如下：

写在最后

ros中的插件功能方便我们添加自己写的算法，学会插件文件的编写及添加过程对后续在ros平台验证算法很有帮助。

此外由于是第一次写博客，可能有出错或者疏忽地方，还请各位海涵。

PS：我学习ROS主要是参考古月老师的教材：《ROS机器人开发实践》(若有需要PDF书籍的可以在评论区留下邮箱)，在这特别感谢周_云川同学提供的电子教材。