【古月 21 讲】ROS 入门系列（1）——ROS 命令工具的使用及创建工作空间和功能包

2022 年 7 月 14 日
本文字数：2927 字
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1、运行海龟仿真器证明 ROS 安装成功

运行海龟仿真器共分为三步，如下：

启动 ROS Master

   roscore

复制代码

启动小海龟仿真器

   rosrun turtlesim turtlesim_node

复制代码

启动海龟控制节点

   rosrun turtlesim turtle_teleop_key

复制代码

注：这三行代码需要在三个终端中分别输入，若 ROS 安装成功，则可以通过键盘的方向键控制小海龟的运动。另外需要注意的是，在控制海龟运动时要保证自己在启动海龟控制节点（即第三步）这个终端，否则是无法控制的（自己吃过这个亏）。现把控制海龟运动的结果展示，如下图所示：

2、ROS 命令行工具的使用

看到这里，那么你的 ROS 肯定是安装成功了。我们可以通过键盘控制小海龟上下左右的移动了！！！感觉有点神奇，但是不是也存在一些疑惑呢，这几行命令怎么就能控制海龟了呢，ROS 系统到底是怎么实现这一个效果的呢？下面就利用一些 ROS 的命令解释海龟仿真器的具体实现。

首先还是先来介绍一些 ROS 中相关的一些概念：

[x] 节点（Node）——执行单元
执行具体任务的进程、独立运行的可执行文件
不同节点可使用不同的编程语言、可分布式运行在不同的主机上
节点在系统中的名称必须是唯一的
[x] 节点管理器（ROS Master）——控制中心
为节点提供命名和注册服务
跟踪和记录话题/服务通信，辅助节点互相查找、建立连接
提供参数服务器，节点使用此服务器存储和检索运行时的参数
[x] 话题（Topic）——异步通信机制
节点间用来传输数据的重要总线
使用发布/订阅模型，数据由发布者传输到订阅者，同一个话题的订阅者或发布者可以不唯一
[x] 消息（Message）——话题数据
具有一定的类型和数据结构，包括 ROS 提供的标准类型和用户自定义类型
使用编程语言无关的.msg 文件定义，编译过程生成对应的代码文件
[x] 服务（Service）——同步通信机制
使用客户端/服务器（C/S）模型，客户端发送请求数据，服务器完成处理后返回应答数据
使用编程语言无关的.srv 文件定义请求和应答数据结构，编译过程中生成对应的代码文件

第一次看这些概念肯定不能完全看懂，后面通过一步步的实践慢慢理解！！！下面正式通过一些命令来解释海龟仿真器的实现过程。

rqt_graph

可以看出现在系统中有两个运行的节点（/teleop_turtle【键盘控制节点】和/turtlesim【仿真器节点】）和一个话题（/turtle1/cmd_vel）。

rosnode list 查看节点列表
这行代码可以查看系统中的节点，运行上述代码结果如下：
可以看出，运行上述代码后会显示两个和运行 rqt_graph 一样的节点，但是还多出一个节点，这个节点是默认启动 roscore 就会存在的，这里可以不予理会。
rostopic list 查看话题列表
这行代码可以查看系统中的话题，运行上述代码结果如下：
可以看出系统订阅了上图中话题，其中/turtle1/cmd_vel 话题就是控制小海龟运动的。之前我们是通过键盘控制海龟运动，现在可以通过发布话题实现小海龟的运动，命令如下：

  rostopic pub -r 10 /turtle1/cmd_vel  geometry_msgs/Twist "linear:    x: 1.0    y: 0.0    z: 0.0  angular:    x: 0.0    y: 0.0    z: 1.0"

复制代码

上述命令中-r 10 表示以每秒 10 次的频率发布话题，（若无-r 10，则小海龟运动一段距离后就会停下）geometry_msgs/Twist 表示消息结构，其后面的内容是具体数据（包括角速度、线速度）。运行上述代码的结果如下：小海龟做圆周运动。

rosservice list 查看服务列表


  上述代码发布服务请求，生成一个坐标在（3，3）位置的海龟turtle2，运行结果如下：
  ![<img src="C:\Users\1\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20211121163040608.png" alt="image-20211121163040608" style="zoom:67%;" />](https://img-blog.csdnimg.cn/ef4983b30f6148c7ae1e9b856e366688.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBA56eD5aS05bCP6IuP,size_18,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center)

产生turtle2后，我们可以再次使用rostopic list 来查看话题列表，会发现话题变多了，同样我们也可以发布话题来控制海龟2的运动。
![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-xBwgWfVf-1637671177263)(C:\Users\1\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20211121163624922.png)\]](https://img-blog.csdnimg.cn/c8cdb3ed213b4fc0a4a428bceeaad3b5.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBA56eD5aS05bCP6IuP,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center)



- `rosmsg show +消息类型 `    显示消息结构
![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ekB64ybh-1637671177265)(C:\Users\1\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20211123151809880.png)\]](https://img-blog.csdnimg.cn/f11b06cc4fd340a0b77652a1ea0c1171.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBA56eD5aS05bCP6IuP,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center)





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## 3、创建工作空间和功能包
    工作空间是一个存放工程开发相关文件的文件夹，其下有四个文件夹，如下：
- src：     代码空间（Source Space）
- build： 编译空间（Build Space）
- devel： 开发空间（Development Space）
- install：安装空间（Install Space）
  
  **创建工作空间步骤**
  
  1. 创建工作空间

复制代码

 mkdir ~/catkin_ws cd catkin_ws mkdir src cd src catkin_init_workspace

复制代码


     
  2. 编译工作空间

复制代码

 cd ~/catkin_ws catkin_make catkin_make install

复制代码


     
  3. 设置环境变量

复制代码

 source devel/setup.bash

复制代码


     **注：**若不想每次都设置环境变量，可将下面代码复制到.bashrc文件中，该文件为主目录下的隐藏文件（显示隐藏文件：ctrl+H）

复制代码

 source /home/wsj/catkin_ws/devel/setup.bash

复制代码


     ![<img src="C:\Users\1\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20211123104309395.png" alt="image-20211123104309395" style="zoom:50%;" />](https://img-blog.csdnimg.cn/a6a429968c8244f9a4a004fb5f5b938a.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBA56eD5aS05bCP6IuP,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center)

     
  4. 检查环境变量

复制代码

 echo $ROS_PACKAGE_PATH

复制代码


     ![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-3T9bWAhG-1637671177267)(C:\Users\1\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20211121171707818.png)\]](https://img-blog.csdnimg.cn/7e3cca44ba9f4c8cbe51f1415dbf4128.png#pic_center)

  
  
**创建功能包步骤：**
        
  1. 创建功能包```c     cd ~/catkin_ws/src     catkin_create_pkg test_pkg std_msgs rospy roscpp     //test_pkg为功能包名，std_msgs rospy roscpp为三个依赖

复制代码

编译功能包

     cd ~/catkin_ws     catkin_make     source  ~/catkin_ws/devel/setup.bash

复制代码

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下一篇：ROS入门系列（2）——发布者Publisher、订阅者Subscriber的编程实现+自定义话题消息编程实现

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原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/dc47321a751fbc90d7ed36d15】。文章转载请联系作者。

秃头小苏

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