ROS机器人入门课程之Cmake工程的创建与使用本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。因为要做一次关于R

本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。

因为要做一次关于ROS的分享，于是撰写了一下分享内容。 ROS是一个机器人平台，在ROS中包含了各种各样的功能算法，各个功能算法之间通过消息进行传递数据。

在ROS中编写一个C++工程编写一个hello world！

首先新建一个文件夹catkin_ws，初始化工作区 catkin_init_workspace 下面就可以在这个工程中编写代码了，此时新建一个src文件夹用于存放自己的功能包。

在一个catkin_make工程中，一个功能包包含了include、src文件夹和CMakeLists.txt、package.xml文件。可以通过命令catkin_create_pkg 创建一个功能包的模板。下面创建一个名为 hello 的功能包，其中需要依赖功能包 roscpp（ROS中的C++库）。 catkin_create_pkg hello roscpp 在该功能包的src文件夹中，新建一个hello.cpp文件，用于编写代码。

#include <ros/ros.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "hello");
    ROS_INFO("hello world!");
    return 0;
}

接着修改 CMakeLists.txt，将 src/hello.cpp 编译成一个名为 hello 的可执行文件。其中包含了依赖的功能包 roscpp，然后需要将该功能包链接到我们的 hello 可执行文件上。

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)
project(hello)
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
)
catkin_package()
include_directories(
# include
  ${catkin_INCLUDE_DIRS}
)

add_executable(hello src/hello.cpp)
target_link_libraries(hello ${catkin_LIBRARIES})

以上就完成了一个完整的catkin工程的构建，包含了工作空间catkin_ws，功能包hello，可执行文件hello。在工作空间下 catkin_make 就可以得到可执行文件 hello ，当包含多个功能包时，也可以使用命令： catkin_make -DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES=hello 完成对指定功能包名的编译。在这里插入图片描述如果想引入头文件，只需要修改 CMakeLists 中：

include_directories(
  include
  ${catkin_INCLUDE_DIRS}
)
add_executable(hello src/hello.cpp include/hello.h)

ROS中命令行的使用以小海龟为例

启动节点管理器（ROS Master）

 roscore

运行学习功能包中的小海龟节点

 rosrun turtlesim turtlesim_node

运行键盘控制节点

 rosrun turtlesim turtle_teleop_key

在这里插入图片描述 显示系统计算图的工具

rqt_graph

在这里插入图片描述 显示系统所有节点相关信息的指令 列出系统中所有的节点 其中 rosout 采集所有节点的日志信息，提交显示，默认的话题。

列出某个节点的信息 在这里插入图片描述 使用rostopic给小海龟发布信息 话题名 + 消息结构(Twist) + 具体数据(Linear 线速度 + angular 角速度) 但pub指令只会发布一次，因此小海龟只会运动一次，添加频率 -r 10，每秒十次。 查看消息数据结构

再添加一只海龟

 rosservice call /spawn "x: 3.0
y: 3.0
theta: 0.0
name: 'turtle2'"

在这里插入图片描述通过 rostopic list 看查看到第二只海龟，也可以控制第二只海龟

记录当前系统中所有话题数据，并在下次复现。在这里插入图片描述其中 -a 是代表记录所有数据(all)，-O是保存成压缩包的形式，后面是名称。默认保存在home文件夹下。

但是在查看.bag文件时，发现只出现.bag.active文件，查找原因可能是电脑在记录信息是没有完成最终录制，虽然可以转换成.bag文件，但是会有部分消息的丢失。

#切换到”xxx.bag.active”文件所在的目录下
rosbag reindex cmd_record.bag.active
rosbag fix cmd_record.bag.active cmd_record.abg

在第二步结束后，除了原来的以.bag.active为后缀的文件之外，还会生成一个以.bag.org.active为后缀的文件，注意该文件只是中间文件，第三部输入的时候不要对该文件进行修复。在第三步结束之后，会生成正常的.bag文件。在这里插入图片描述

不同的算法功能包之间的通信（话题与服务）

新建功能包名为 topic_example ，又依赖于 std_msgs，为通信消息的格式，也可以自定义消息格式。 catkin_create_pkg topic_example roscpp std_msgs

编写 CMakeLists.txt ，这里添加了两个可执行文件，分别为消息的发布和接受。

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)
project(topic_example)
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  std_msgs
)
catkin_package()
include_directories(
# include
  ${catkin_INCLUDE_DIRS}
)
add_executable(topic_pub src/publisher.cpp)
target_link_libraries(topic_pub ${catkin_LIBRARIES})

add_executable(topic_sub src/subscriber.cpp)
target_link_libraries(topic_sub ${catkin_LIBRARIES})

#include <ros/ros.h>
#include <std_msgs/Int32.h>
int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "topic_pub");
    ros::NodeHandle node_handle;
    ros::Publisher pub_number = node_handle.advertise<std_msgs::Int32>("/count",10);// 定义消息发布
    ros::Rate rate(1);//发布频率
    int number_count = 0;
    while(ros::ok()){
        std_msgs::Int32 msg; // 定义ROS中消息类型
        msg.data = number_count; // 给消息赋值
        pub_number.publish(msg); // 发布消息
        ros::spinOnce(); // 循环
        rate.sleep(); // 指定频率发布
        number_count++;
    }
    return 0;
}

（1）在编写完发布消息的文件后，可以先通过命令行查看是否发送成功。在这里插入图片描述（2）通过rqt查看是否发送成功（3）通过回调函数查看消息

#include <ros/ros.h>
#include <std_msgs/Int32.h>
void num_callback(const std_msgs::Int32::ConstPtr& msg){
    ROS_INFO("Get Topic Msg:[%d]",msg->data);
}
int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "topic_sub");
    ros::NodeHandle node_handle;
    ros::Subscriber sub_number = node_handle.subscribe<std_msgs::Int32>("/count",10,num_callback);
    ros::spin();
    return 0;
}

在这里插入图片描述

Topic 发布一个消息后，就直接去执行后面的程序；而Service 调用一个服务，会一直等待结果。因此Topic是异步通信，而Service为同步通信，关于服务通信方式可自行尝试。

下载并使用ROS库中的算法功能包，以teb路径规划算法为例。

途径一：从Github中下载源码后编译使用

git clone https://ghproxy.com/https://github.com/rst-tu-dortmund/teb_local_planner.git

安装依赖包：

sudo apt-get install ros-melodic-base-local-planner
sudo apt-get install ros-melodic-costmap-converter
sudo apt-get install ros-melodic-interactive-markers
sudo apt-get install ros-melodic-mbf-costmap-core 
sudo apt-get install ros-melodic-mbf-msgs 
sudo apt-get install libsuitesparse-dev
sudo apt-get install ros-melodic-libg2o

编译

catkin_make -DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES=teb_local_planner

途径二：使用apt-get安装

sudo apt-get install ros-melodic-teb-local-planner-tutorials

可以发现两种途径安装的位置是不一样的，源码编译安装的会更容易移植和修改。如果不能使用roscd需要安装：

sudo apt install ros-melodic-rosbash

在这里插入图片描述安装以下两个算法功能包后就可以运行teb的仿真环境。

sudo apt install ros-melodic-rviz
sudo apt install ros-melodic-global-planner

roslaunch teb_local_planner_tutorials  robot_carlike_in_stage.launch

在这里插入图片描述