一 ROS基础教程

ROS教程

这是小弟的学习笔记，有错求请拍，多指教，谢谢

一 ROS基础知识

ROS文件系统介绍

1.功能包集stack

ROS软件包集合，像Navigation Stack，属于导航软件包集合，包含了与导航有关的软件包，例如地图软件包，路径规划软件包，TF坐标软件包，move_base移动控制软件包等，一整个stack下载后可以任意使用其中的软件包，每个软件包都实现其中一个或者好几个小功能，多个软件包组成集合实现一个完整的大的功能

http://wiki.ros.org/navigation

2.软件包package

ROS程序的单元，每个软件包都包含程序库，可执行文件，脚本。图中列出的learning_joy软件包，包含编译配置文件CMakeLists.txt，include头文件库，launch启动脚本文件夹，package.xml软件包概况描述文件，src程序源码库

4）清单文件package.xml，包含软件包的相关信息的描述，包括版本号，开发者信息，各软件包之间的依赖关系

5）src程序源码库，存放编写的cpp或者python源码文件

ROS基本框架

1.节点node

节点是ROS机器人系统里任何操作的单元，可以理解为每一个节点可以实现一个小功能，一个机器人工程就是由多个节点组成的，节点与节点之间可以相互通信，相互协调完成工作，比如人手臂的运动，运动指令从大脑发出，经过肩膀，手肘，手腕，最后再到手指，触感的信息则是反过来传递，每个关节理解成一个节点，它们之间可能是相互传递消息，也可能是一个发送消息，一个接收消息；通常，我们在编程的时候就是编写一个个节点

2.话题topic

话题是ROS里的一个通信方法，topic里包含了消息的名称，类型，内容，节点可以发布或者订阅某个或某几个话题，以此达到传递的目的；话题有两个重要的性质：a.话题的发布频率；b.话题的消息类型

3.发布者和订阅者publisher & subscriber

ROS里的节点node可能是发布者或者是订阅者，甚至两者都兼备，发布者就是发布topic的节点，订阅者就是订阅topic的节点，发布者以一定的消息类型格式在ROS服务器上发布消息，订阅者则根据话题名称在服务器上订阅消息，消息类型在ROSwiki上有详细定义
http://wiki.ros.org/std_msgs

common_msgs 查看各类消息类型
geometry_msgs 运动几何学相关的消息类型，包括速度，加速度等
sensor_msgs 传感器相关的消息类型，包括激光雷达，点云，IMU惯性测量单元，JoySticks遥控手柄，图像等

4.理解ROS的通信流程

master 节点,管理所有的节点,每个节点都需要先向 master 节点注册, master 节点会让发布者和订阅
者进行匹配；所以每次启动ROS时，都需要先打开master节点
发布者和订阅者之间通过话题来通信时，信息不通过 master
发布者发布一个话题,订阅者进行订阅
流程:
1 )订阅者发送建立链接请求
2 )发布者进行反馈，确认链接
3 )订阅者请求 topic 的数据
4 )发布者发送 topic 数据

创建和编译 ROS 软件包

1.创建软件包

1）创建工作空间

在编写任何ROS程序之前，都应该先建立一个工作空间workspace，因为使用catkin环境，所以一般网上很多教程都会将工作空间命名为catkin_ws，但其实可以任意命名，工作空间就是一个在~/home目录下的文件夹。工作空间下是存放软件包的，所以一般而言，工作空间不需要创建太多，除非某个工程特别庞大，才需要为它独立创建工作空间

创建工作空间目录：

2）创建软件包

软件包一般在工作空间的src文件夹下创建，否在ROS可能无法定位你的软件包，命名要避免与ROS的操作指令重复，不能以数字或者符号开头，并且不允许大写字母
创建软件包命令：
格式：
例子：

pkg_name是对软件包的命名；
pkg_depends是软件包的依赖关系，如roscpp，rospy，std_msgs；软件包的依赖关系类似依赖某个源代码或者头文件
依赖关系分为一级依赖和间接依赖，一级依赖是我们在创建软件包过程中添加的依赖项，间接依赖是各依赖项之间的关系，
查看一级依赖关系
查看所有的依赖关系

3）删除软件包

软件包删除命令：
再重新编译

2.编写测试代码步骤

1）先进入软件包目录下的src文件夹

2）打开编辑器编写cpp或者python源码

如果没有gedit编辑器，系统会提示安装gedit

3）修改编译配置文件

4）返回工作空间目录，编译代码

3.编写发布者代码

1）简单的发布者代码，发布者代码基本都是这个框架

wiki.ros.org/PublisherSubscriber

4.编写订阅者代码

1）简单的订阅者代码

wiki.ros.org/PublisherSubscriber

5.修改CMakeLists.txt文件

ctrl+F找到关键字 ## Declare a C++ executable
去掉#注释项add_executable(${PROJECT_NAME}_node src/test_pkg_node.cpp)，将test_pkg_node.cpp修改成自己所要编译的cpp文件，如果有多个cpp文件需要编译(一个软件包内可能存在多个节点)，则多添加add_executable语句
找到关键字target_link_libraries，将注释去掉，如果有特别需要添加的依赖库，可以在这里添加，一般的编译过程不需要，因为ROS里已经揉合了很多第三方库，例如OpenCV
每一个软件包都要配置自己的CMakeLists.txt文件

6.运行节点

1）先运行master节点

2）运行节点

格式：
例子：

3）如果不记得节点名或者软件包名称，可以按Tab键补全，但一定要记得先source正确的环境变量

7.编写launch文件(可选)

1）launch文件是xml格式的脚本，我们把需要启动的节点信息写进去，launch脚本会自动帮我们运行需要的节点，而不需要手动逐个开启

2）launch脚本开启节点的顺序是不确定的，这也是ROS节点编写的一个理念，尽可能让节点之间的耦合性降低，节点尽可能地独立完成某项工作

3）进入软件包文件夹目录

4）创建launch文件夹

5）进入launch文件夹

6）新建launch文件

7）编写launch文件

8）注意

launch 文件中,启动节点的时候给 node 重新指定了名称,会覆盖掉在源码文件中通过 ros::init 赋予节点的名称，所以在使用launch启动时要留意被修改的节点名
如果 output 没有定义到 screen ,节点的输出信息会在 log 日志文件下保存,查看方式:

拓展：jason来自星星的博客教程

8.通过launch文件启动节点

1）