ROS2基础知识

ROS2学习笔记

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ROS2 humble官方教程 址
【鱼香ROS】动手学ROS2|ROS2基础入门到实践教程|小鱼带你手把手学习ROS2

目录

• ROS2学习笔记
• ROS2基础知识内容
• • 一、设置环境
  • • 先决条件
    • 1.设置配置文件
    • 3.检查环境变量
    • Domain ID
  • 二、使用`turtlesim`和`rqt`
  • • 介绍
    • 1.Install turtlesim
    • 2. Start and use turtlesim
    • 3. Install rqt
    • 4. Use rqt
    • • spawn service
      • set_pen service
      • 重映射
  • 三、Node
  • • • 运行节点和查看节点
  • 四、Topic
  • • • Topics相关指令
  • 五、Service
  • • 相关指令
  • 六、Param
  • • 相关指令
  • 七、Action
  • • 相关指令
  • 八、`rqt_console`查看日志
  • • 相关指令
  • 九、一次性启动多个节点
  • 十、ROS2 bag
  • • 相关指令
  • 十一、colcon构建
  • • 安装colcon
• ROS2工作区及工作包
• • 一、工作区相关操作
  • • 创建工作区目录
    • 解决依赖关系
    • 构建工作区
    • 引用覆盖层
    • 引用环境
  • 二、创建ROS2工作包
  • • Cmake制作工作包
    • Python制作工作包
    • 创建包操作
• 手撸ROS2节点
• • 一、使用python手撸一个节点
  • • 1.1.编写节点(基于面向过程)
    • • 1.新建功能包
      • 2.编写代码
      • 3.修改setup.py
      • 4.编译并添加到系统环境
    • 1.2.OOP(面向对象编程思想)
    • • 三种常用编程思想
    • 1.3.编写节点(基于面向对象)
  • 二、使用C++手撸节点
  • • 2.1.编写节点(基于面向过程)
    • • 1.新建功能包
      • 2.编写代码
      • 3.添加入口函数指令到CMake文件
      • 4.编译并添加到系统中
    • 2.2.编写节点(基于面向对象)
• 手撸ROS2话题
• • publisher的编写逻辑
  • 一、使用python编写话题
  • • 1、编写发布者(publisher)
    • 2、编写订阅者(subscription)
  • 二、使用C++编写话题
  • • 1.编写订阅者(subscription)
    • 2.编写发布者(publisher)
  • 查看计算图
• ROS2接口说明
• • 一、自定义接口
  • 二、ROS2接口常用CLI命令
  • 三、自定义ROS2话题接口
  • • 如何自定义话题接口
    • • 3.1.新建工作空间
      • 3.2.新建msg文件夹和Novel.msg文件
      • 3.3.编写Novel.msg内容
      • 3.4.修改CMakeLists.txt
      • 3.5.修改package.xml文件
      • 3.6.编译并验证
• 手撸ROS2服务
• • 一、创建“借钱”服务接口
  • • 1.1确认数据结构
    • 1.2创建`srv`文件夹及`BorrowMoney.srv`消息文件
    • 1.3修改`CMakeLists.txt`
    • 1.4编译并验证
  • 二、创建“买书“服务接口
  • 三、使用python实现服务通信
  • • 3.1服务端编写
    • • 3.1.1导入服务接口
      • 3.1.2编写python代码
      • 3.1.3编译并运行
    • 3.2客户端编写
    • • 3.2.1创建新的节点并导入服务接口
      • 3.2.2编译并运行
  • 四、使用C++实现服务通信
  • • • 4.1.1导入服务接口
• ROS2常用工具
• • 一、launch文件
  • • 编写ROS2的launch文件

ROS2基础知识内容

一、设置环境

先决条件

需要按照安装教程安装，如果直接采用从源代码进行安装，将无法使用指令。

Linux环境

1.设置配置文件

3.检查环境变量

当你添加了ROS2设置文件到环境中，使用以下代码来检查你是否设置成功

检查打印的信息中关于ROS2版本和python版本是否符合你安装的时候的要求

Domain ID

在ROS2中，在默认中间层是使用的DDS进行通信，而在DDS中，使不同逻辑 络共享物理 络的主要机制称为域ID(Domain ID),ROS2的各个节点，在相同域下可以自由互相收发信息。在不同域下是不行的。所有的ROS2使用0作为默认域ID，为了避免在同一个 络下不同电脑运行ROS2系统的干扰，不同组应该具有不同的域ID。

一般域ID从0—101中进行选择。

由于DDS其实通过UDP端口 进行计算的，而UDP端口 是使用的unsigned 16bit类型，因此最大的端口 可以到65535，而通过两者的换算公式，我们可以算出Domain ID可以从0-232

在Linux系统中，由于Linux内核使用了32768-60999作为临时端口，因此Domain ID从0-101和215-232是不会和临时端口互相冲突的。可在中设置Linux内核的临时端口。

Domain ID介绍和UDP端口计算方式

设置Domain ID

将设置Domain ID到默认bash开机脚本中，减少二次设置

二、使用和

介绍

Turtlesim是一个学习ROS2的轻量级模拟器，能告诉你ROS2一些基本操作。

rqt是一个ROS2的GUI工具，更好的用户主机协同软件

1.Install turtlesim

2. Start and use turtlesim

应该返回蓝色界面，中间有一只海龟

打开另一个终端，进行海龟的操控

3. Install rqt

安装

运行

4. Use rqt

• 下面操作需要开启前面的turtlesim

在运行的rqt后，在选择需要的服务

spawn service

重映射

重映射可以将默认的节点名字修改为自定义值

三、Node

ROS中每个节点都应负责一个单一的模块用途，比如一个节点控制电机，一个节点控制激光测距。每个节点可以通过topics, services, action or parameters来发送或者接受信息。

一个完整的机器人系统应该由许多中心的节点组成，在ROS2中，一个单独的进程(C++或者python程序)可以包含一个或多个节点。

运行节点和查看节点

可以使用来运行可执行包

可以使用以下指令查看运行节点

使用下面的指令查看啊你的节点的更多详细信息

四、Topic

• Topic是ROS2中最重要的用来交换信息的总线，一个节点可以发布任何数量的信息到topics，也可以从topics收取任何数量的信息
• topic分为发布者和接收者
• 话题名字是关键，发布订阅接口要相同。
• 同一个话题可以有多个发布者

Topics相关指令

查看节点的连接方式和Topics，rqt_graph是非常重要的一个工具

topic相关指令

查看话题的消息类型

在我们知道了变量的名字之后，我们就可以直接发布信息到我们需要的topic当中，格式如下：

• 代表了你需要发给topic的实际信息

• 可以添加参数，不然会一直发送消息，并且会返回给你是否发送成功的消息

• 可以添加参数，代表着以1Hz的速度发送消息给topic

查看topic接受和发布信息的频率

五、Service

service是在ROS节点通信系统中的另一种通信方式，这是一种基于呼叫—回复的模型，和topic的订阅—发布的模型是不一样的

service仅仅会在他们被client委托时才会提供数据。service的client可以有很多个，但是在某个时间内只能有一个客户来获取服务

服务是双向的，客户端发送请求，服务端响应请求

话题是单向的，没有返回的，适用于大量的或单向的数据传输

• 同一个服务(名称相同)有且只能有一个节点来提供
• 同一个服务器可以被多个客户端调用

例子：

相关指令