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  • ROS学习笔记(一):自己动手写一个ROS程序

    创建一个工作区(workspace)

    工作区可以作为一个独立的项目进行编译,存放ROS程序的源文件、编译文件和执行文件。建立工作区的方法如下:

     

    [plain] view plain copy
     
    1. $ mkdir -p ~/catkin_ws/src  
    2. $ cd ~/catkin_ws/src  
    3. $ catkin_init_workspace  

    虽然这时候工作区是空的,但是我们依然可以进行编译:

     

     

    [plain] view plain copy
     
    1. $ cd ~/catkin_ws/  
    2. $ catkin_make  

     

    这时候,会在当前文件夹下生成devel,build这两个子文件夹,在devel文件夹下能看到几个setup.*sh文件。

    接下来把工作区在bash中注册

     

    [plain] view plain copy
     
    1. $ source devel/setup.bash  

    要验证是否已经在bash中注册可以使用如下命令:

     

     

    [plain] view plain copy
     
    1. $ echo $ROS_PACKAGE_PATH  
    2. /home/youruser/catkin_ws/src:/opt/ros/indigo/share:/opt/ros/indigo/stacks  

    如果能看到自己工作区的文件路径就说明已经成功了。

     

    创建一个ROS工程包(Package)

    在一个工作区内,可能会包含多个ROS工程包。而最基本ROS工程包中会包括CmakeLists.txt和Package.xml这两个文件,其中Package.xml中主要包含本项目信息和各种依赖(depends),而CmakeLists.txt中包含了如何编译和安装代码的信息。

     

    首先切换到工作区:

     

    [plain] view plain copy
     
    1. $ cd ~/catkin_ws/src  

    现在可以使用catkin_create_pkg命令去创建一个叫beginner_tutorials的包,这个包依靠std_msgs、roscpp、rospy。

     

     

    [plain] view plain copy
     
    1. $ catkin_create_pkg beginner_tutorials std_msgs rospy roscpp  

    接下来在工作区编译这个工程包。

     

     

    [plain] view plain copy
     
    1. $ cd ~/catkin_ws  
    2. $ catkin_make  

     

    一个简单的发布(Publisher)、订阅(Subscriber)程序

     

    写一个发布(Publisher)节点

    节点(node)是连接到ROS网络中可执行的基本单元。我们在这创建一个发布者---“talker”节点,这个节点持续对外发布消息。

    首先我们要把目录切换到我们的beginner_tutorials工程包中

     

    [plain] view plain copy
     
    1. $ cd ~/catkin_ws/src/beginner_tutorials  

    因为我们已经编译过这个工程包了,所以会在beginner_tutorials文件夹下看到CmakeList.txt、package.xml文件和include、src这两个目录。接下来进入src子目录

     

     

    [plain] view plain copy
     
    1. $ cd src  

    在src目录中创建一个talker.cpp文件,里面的内容如下:

     

     

    [cpp] view plain copy
     
    1. #include "ros/ros.h"  
    2. #include "std_msgs/String.h"  
    3.   
    4. #include <sstream>  
    5. int main(int argc, char **argv)  
    6. {  
    7.   /** 
    8.    * The ros::init() function needs to see argc and argv so that it can perform 
    9.    * any ROS arguments and name remapping that were provided at the command line. For programmatic 
    10.    * remappings you can use a different version of init() which takes remappings 
    11.    * directly, but for most command-line programs, passing argc and argv is the easiest 
    12.    * way to do it.  The third argument to init() is the name of the node. 
    13.    * 
    14.    * You must call one of the versions of ros::init() before using any other 
    15.    * part of the ROS system. 
    16.    */  
    17.   ros::init(argc, argv, "talker");  
    18.   
    19.   /** 
    20.    * NodeHandle is the main access point to communications with the ROS system. 
    21.    * The first NodeHandle constructed will fully initialize this node, and the last 
    22.    * NodeHandle destructed will close down the node. 
    23.    */  
    24.   ros::NodeHandle n;  
    25.   
    26.   /** 
    27.    * The advertise() function is how you tell ROS that you want to 
    28.    * publish on a given topic name. This invokes a call to the ROS 
    29.    * master node, which keeps a registry of who is publishing and who 
    30.    * is subscribing. After this advertise() call is made, the master 
    31.    * node will notify anyone who is trying to subscribe to this topic name, 
    32.    * and they will in turn negotiate a peer-to-peer connection with this 
    33.    * node.  advertise() returns a Publisher object which allows you to 
    34.    * publish messages on that topic through a call to publish().  Once 
    35.    * all copies of the returned Publisher object are destroyed, the topic 
    36.    * will be automatically unadvertised. 
    37.    * 
    38.    * The second parameter to advertise() is the size of the message queue 
    39.    * used for publishing messages.  If messages are published more quickly 
    40.    * than we can send them, the number here specifies how many messages to 
    41.    * buffer up before throwing some away. 
    42.    */  
    43.   ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);  
    44.   
    45.   ros::Rate loop_rate(10);  
    46.   
    47.   /** 
    48.    * A count of how many messages we have sent. This is used to create 
    49.    * a unique string for each message. 
    50.    */  
    51.   int count = 0;  
    52.   while (ros::ok())  
    53.   {  
    54.     /** 
    55.      * This is a message object. You stuff it with data, and then publish it. 
    56.      */  
    57.     std_msgs::String msg;  
    58.   
    59.     std::stringstream ss;  
    60.     ss << "hello world " << count;  
    61.     msg.data = ss.str();  
    62.   
    63.     ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());  
    64.   
    65.     /** 
    66.      * The publish() function is how you send messages. The parameter 
    67.      * is the message object. The type of this object must agree with the type 
    68.      * given as a template parameter to the advertise<>() call, as was done 
    69.      * in the constructor above. 
    70.      */  
    71.     chatter_pub.publish(msg);  
    72.   
    73.     ros::spinOnce();  
    74.   
    75.     loop_rate.sleep();  
    76.     ++count;  
    77.   }  
    78.   
    79.   
    80.   return 0;  
    81. }  


    写一个订阅Subscriber节点

    还是在src目录下,创建一个listener.cpp文件。内容如下:

     

    [cpp] view plain copy
     
    1. #include "ros/ros.h"  
    2. #include "std_msgs/String.h"  
    3.   
    4. /** 
    5.  * This tutorial demonstrates simple receipt of messages over the ROS system. 
    6.  */  
    7. void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)  
    8. {  
    9.   ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());  
    10. }  
    11.   
    12. int main(int argc, char **argv)  
    13. {  
    14.   /** 
    15.    * The ros::init() function needs to see argc and argv so that it can perform 
    16.    * any ROS arguments and name remapping that were provided at the command line. For programmatic 
    17.    * remappings you can use a different version of init() which takes remappings 
    18.    * directly, but for most command-line programs, passing argc and argv is the easiest 
    19.    * way to do it.  The third argument to init() is the name of the node. 
    20.    * 
    21.    * You must call one of the versions of ros::init() before using any other 
    22.    * part of the ROS system. 
    23.    */  
    24.   ros::init(argc, argv, "listener");  
    25.   
    26.   /** 
    27.    * NodeHandle is the main access point to communications with the ROS system. 
    28.    * The first NodeHandle constructed will fully initialize this node, and the last 
    29.    * NodeHandle destructed will close down the node. 
    30.    */  
    31.   ros::NodeHandle n;  
    32.   
    33.   /** 
    34.    * The subscribe() call is how you tell ROS that you want to receive messages 
    35.    * on a given topic.  This invokes a call to the ROS 
    36.    * master node, which keeps a registry of who is publishing and who 
    37.    * is subscribing.  Messages are passed to a callback function, here 
    38.    * called chatterCallback.  subscribe() returns a Subscriber object that you 
    39.    * must hold on to until you want to unsubscribe.  When all copies of the Subscriber 
    40.    * object go out of scope, this callback will automatically be unsubscribed from 
    41.    * this topic. 
    42.    * 
    43.    * The second parameter to the subscribe() function is the size of the message 
    44.    * queue.  If messages are arriving faster than they are being processed, this 
    45.    * is the number of messages that will be buffered up before beginning to throw 
    46.    * away the oldest ones. 
    47.    */  
    48.   ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);  
    49.   
    50.   /** 
    51.    * ros::spin() will enter a loop, pumping callbacks.  With this version, all 
    52.    * callbacks will be called from within this thread (the main one).  ros::spin() 
    53.    * will exit when Ctrl-C is pressed, or the node is shutdown by the master. 
    54.    */  
    55.   ros::spin();  
    56.   
    57.   return 0;  
    58. }  


    编译创建的节点
    在编译我们创建的节点之前,我们还需要编辑Cmakelist.txt文件(注意:是beginner_tutorials项目包下的CMakelist文件),告诉编辑器我们需要编辑什么文件,需要什么依赖。

     

     

    [plain] view plain copy
     
    1. $ gedit CMakeLists.txt  

    在文件末尾添加如下语句:

     

     

    [plain] view plain copy
     
    1. include_directories(include ${catkin_INCLUDE_DIRS})  
    2.   
    3. add_executable(talker src/talker.cpp)  
    4. target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})  
    5. add_dependencies(talker beginner_tutorials_generate_messages_cpp)  
    6.   
    7. add_executable(listener src/listener.cpp)  
    8. target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES})  
    9. add_dependencies(listener beginner_tutorials_generate_messages_cpp)  


    将目录切换到工作区目录,并执行catkin_make运行命令:

     

     

    [plain] view plain copy
     
    1. $ cd ~/catkin_ws  
    2. $ catkin_make  


    不出意外的话,会出现如下界面:

     


    至此,程序已经创建完成,而接下来我们要检查一下我们创建的程序是否正确。

    测试程序的正确性

    首先,我们得要启动ROS核心程序roscore。
    [plain] view plain copy
     
    1. $ roscore  

    在使用我们的程序之前,需要先把程序注册
    [plain] view plain copy
     
    1. $ cd ~/catkin_ws  
    2. $ source ./devel/setup.bash  

    运行talker节点:
    [plain] view plain copy
     
    1. $ rosrun beginner_tutorials talker   

    这时候会看到如下信息:
    [plain] view plain copy
     
    1. [INFO] [WallTime: 1314931831.774057] hello world 1314931831.77  
    2. [INFO] [WallTime: 1314931832.775497] hello world 1314931832.77  
    3. [INFO] [WallTime: 1314931833.778937] hello world 1314931833.78  
    4. [INFO] [WallTime: 1314931834.782059] hello world 1314931834.78  
    5. [INFO] [WallTime: 1314931835.784853] hello world 1314931835.78  
    6. [INFO] [WallTime: 1314931836.788106] hello world 1314931836.79  
    这就表示发布(Publisher)节点已经正确的运行了。

    接下来运行listener节点:
    [plain] view plain copy
     
    1. $ rosrun beginner_tutorials listener  

    这时候会看到如下信息:
    [plain] view plain copy
     
    1. [INFO] [WallTime: 1314931969.258941] /listener_17657_1314931968795I heard hello world 1314931969.26  
    2. [INFO] [WallTime: 1314931970.262246] /listener_17657_1314931968795I heard hello world 1314931970.26  
    3. [INFO] [WallTime: 1314931971.266348] /listener_17657_1314931968795I heard hello world 1314931971.26  
    4. [INFO] [WallTime: 1314931972.270429] /listener_17657_1314931968795I heard hello world 1314931972.27  
    5. [INFO] [WallTime: 1314931973.274382] /listener_17657_1314931968795I heard hello world 1314931973.27  
    6. [INFO] [WallTime: 1314931974.277694] /listener_17657_1314931968795I heard hello world 1314931974.28  
    7. [INFO] [WallTime: 1314931975.283708] /listener_17657_1314931968795I heard hello world 1314931975.28  
    这说明订阅节点(listener)已经成功的接收到了发布节点(talker)发布的信息。至此,整个程序结束!
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