ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息

ROS动作编程-----小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息

ros进行动作编程是进行嵌入式开发的一个核心步骤,也是帮助我们更好的了解机器学习的一项重要基础,通过动作编程,我们可以了解到机器人是如何进行我们人类行为得规划的,这也为我们未来进入人工智能打下一个良好的开端
本次博客,林君学长主要让大家知道,如何让ros系统机器人ros如何通过我们认为代码运行打指定的位置,话不多说,一起来看步骤吧!

一、在工程包中创建项动作编程需要的文件

1、创建小乌龟移动的“服务文件”turtleMove.cpp

1)、新建一个终端,这里命名为终端1,然后进入工程包comm下的src文件中

cd ~/ros/src/comm/src

这里ros是我自己的工作空间、comm为我自己的项目工程包
2)、新建服务文件turtleMove.cpp

touch turtleMove.cpp

3)、将如下C++语言代码写入turtleMove.cpp文件中,保存后关闭!
.打开turtleMove.cpp文件

gedit turtleMove.cpp

.写入如下代码命令:
注意:以下的代码文件请小伙伴们参考自己ros工程包进行修改,例如我的工程包是comm,下面的某些代码就是comm,你们的不是,请自行修改过来哦!建议初次学习创建的文件名和我的一样,这样就不用修改太多,只需要在代码中修改自己的工程包名就好

/*  
   此程序通过通过动作编程实现由client发布一个目标位置
   然后控制Turtle运动到目标位置的过程
 */
#include 
#include 
#include "comm/turtleMoveAction.h"
#include  
#include 
#include 
 
typedef actionlib::SimpleActionServer<comm::turtleMoveAction> Server;
 
struct Myturtle
{
    float x;
    float y;
    float theta;
}turtle_original_pose,turtle_target_pose;
 
ros::Publisher turtle_vel;
 
void posecallback(const turtlesim::PoseConstPtr& msg) 
{ 
  ROS_INFO("turtle1_position:(%f,%f,%f)",msg->x,msg->y,msg->theta);
  turtle_original_pose.x=msg->x; 
  turtle_original_pose.y=msg->y;
  turtle_original_pose.theta=msg->theta;
 }
 
// 收到action的goal后调用该回调函数
void execute(const comm::turtleMoveGoalConstPtr& goal, Server* as)
{
    comm::turtleMoveFeedback feedback;
 
    ROS_INFO("TurtleMove is working.");
    turtle_target_pose.x=goal->turtle_target_x;
    turtle_target_pose.y=goal->turtle_target_y; 
    turtle_target_pose.theta=goal->turtle_target_theta;
    
    geometry_msgs::Twist vel_msgs;
    float break_flag;
    
    while(1)
    {  
        ros::Rate r(10);
        
        vel_msgs.angular.z = 4.0 * (atan2(turtle_target_pose.y-turtle_original_pose.y,
                                   turtle_target_pose.x-turtle_original_pose.x)-turtle_original_pose.theta);
        vel_msgs.linear.x = 0.5 * sqrt(pow(turtle_target_pose.x-turtle_original_pose.x, 2) +
                                      pow(turtle_target_pose.y-turtle_original_pose.y, 2)); 
        break_flag=sqrt(pow(turtle_target_pose.x-turtle_original_pose.x, 2) +
                                        pow(turtle_target_pose.y-turtle_original_pose.y, 2));
        turtle_vel.publish(vel_msgs);
 
        feedback.present_turtle_x=turtle_original_pose.x;
        feedback.present_turtle_y=turtle_original_pose.y;
        feedback.present_turtle_theta=turtle_original_pose.theta;
        as->publishFeedback(feedback);
        ROS_INFO("break_flag=%f",break_flag);
        if(break_flag<0.1) break;
        r.sleep();
    }
        // 当action完成后,向客户端返回结果
        ROS_INFO("TurtleMove is finished.");
        as->setSucceeded();
}
 
int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc, argv, "turtleMove");
    ros::NodeHandle n,turtle_node;
    ros::Subscriber sub = turtle_node.subscribe("turtle1/pose",10,&posecallback); //订阅小乌龟的位置信息
    turtle_vel = turtle_node.advertise<geometry_msgs::Twist>("turtle1/cmd_vel",10);//发布控制小乌龟运动的速度
    // 定义一个服务器
        Server server(n, "turtleMove", boost::bind(&execute, _1, &server), false);
        // 服务器开始运行
        server.start();
        ROS_INFO("server has started.");
    ros::spin();
 
    return 0;
}

到这里,我们的服务文件就创建完毕,如下所示:
ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息_第1张图片

2、创建小乌龟“发布目标位置文件”turtleMoveClient.cpp

1)、在相同的目录下,创建“发布目标位置”文件turtleMoveClient.cpp

touch turtleMoveClient.cpp

2)、将如下C++代码写入目标位置文件turtleMoveClient.cpp中,如下:
.打开turtleMoveClient.cpp文件

gedit turtleMoveClient.cpp

.写入如下代码命令:
注意:同样的,以下的代码文件请小伙伴们参考自己ros工程包进行修改,例如我的工程包是comm,下面的某些代码就是comm,你们的不是,请自行修改过来哦!建议初次学习创建的文件名和我的一样,这样就不用修改太多,只需要在代码中修改自己的工程包名就好

#include 
#include "comm/turtleMoveAction.h"
#include  
#include 
#include  
typedef actionlib::SimpleActionClient<comm::turtleMoveAction> Client;
struct Myturtle
{
    float x;
    float y;
    float theta;
}turtle_present_pose;
 
// 当action完成后会调用该回调函数一次
void doneCb(const actionlib::SimpleClientGoalState& state,
        const comm::turtleMoveResultConstPtr& result)
{
    ROS_INFO("Yay! The turtleMove is finished!");
    ros::shutdown();
}
 
// 当action激活后会调用该回调函数一次
void activeCb()
{
    ROS_INFO("Goal just went active");
}
 
// 收到feedback后调用该回调函数
void feedbackCb(const comm::turtleMoveFeedbackConstPtr& feedback)
{
    ROS_INFO(" present_pose : %f  %f  %f", feedback->present_turtle_x,
                   feedback->present_turtle_y,feedback->present_turtle_theta);
}
 
int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc, argv, "turtleMoveClient");
 
    // 定义一个客户端
    Client client("turtleMove", true);
 
    // 等待服务器端
    ROS_INFO("Waiting for action server to start.");
    client.waitForServer();
    ROS_INFO("Action server started, sending goal.");
 
    // 创建一个action的goal
    comm::turtleMoveGoal goal;
    goal.turtle_target_x = 1;
    goal.turtle_target_y = 1;
    goal.turtle_target_theta = 0;
 
    // 发送action的goal给服务器端,并且设置回调函数
    client.sendGoal(goal,  &doneCb, &activeCb, &feedbackCb);
 
    ros::spin();
 
    return 0;
}

到这里,我们让小乌龟移动的目标位置文件也创建成功了,如下:
ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息_第2张图片

3、在功能包目录下创建action文件夹

1)、进入工程包目录

cd ~/ros/src/comm

2)、创建action文件夹

mkdir action

现在我们的action文件夹就创建好了,如下:
ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息_第3张图片

4、在action文件夹下创建turtleMove.action文件

action是动作编程里的处理代码,相当于servlet,一个用户的请求发过来,交个action处理,处理完了返回需要返回的界面,其实就是一个自己写的类,让这个类处理,这个类里有很多方法,交给你指定的方法处理
1)、进入action文件夹

cd action

2)、创建turtleMove.action文件

touch turtleMove.action

3)、将如下代码写入turtleMove.action文件中,如下:
打开文件

gedit turtleMove.action

写入如下代码:

# Define the goal
float64 turtle_target_x  # Specify Turtle's target position
float64 turtle_target_y
float64 turtle_target_theta
---
# Define the result
float64 turtle_final_x
float64 turtle_final_y
float64 turtle_final_theta
---
# Define a feedback message
float64 present_turtle_x
float64 present_turtle_y
float64 present_turtle_theta

到这里,我们的turtleMove.action动作文件就创建好了,如下:
ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息_第4张图片

二、修改CMakeLists.txt文件内容

1、进入工程包comm目录下

cd ~/ros/src/comm

2、打开CMakeLists.txt文件

sudo gedit CMakeLists.txt

3、将如下代码添加到CMakeLists.txt文件末尾

1)、在CMakeLists.txt文件末尾添加如下代码:

add_executable(turtleMoveClient src/turtleMoveClient.cpp)
target_link_libraries(turtleMoveClient ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(turtleMoveClient ${PROJECT_NAME}_gencpp)
add_executable(turtleMove src/turtleMove.cpp)
target_link_libraries(turtleMove ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(turtleMove ${PROJECT_NAME}_gencpp)

如下所示:
ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息_第5张图片
2、在该文件中找到find_package函数方法,修改为如下:

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  std_msgs
  message_generation
  actionlib_msgs
  actionlib
)

如下所示:
ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息_第6张图片
3)、继续在该文件中找到add_action_files函数一项,默认是用#注释掉了的,这里我们找到后修改为如下代码:

 add_action_files(
   FILES
   turtleMove.action
 )

注意:以上turtleMove.action为我们在action文件夹下面创建的文件名字turtleMove.action
如下:
在这里插入图片描述
4)、继续在该文件中找到generate_messages函数一项,默认也是#注释,这里修改为如下代码:

generate_messages(
   DEPENDENCIES
   std_msgs
   actionlib_msgs
 )

如下所示:
在这里插入图片描述
5)、找到catkin_package函数一项,修改为如下代码:

#  INCLUDE_DIRS include
#  LIBRARIES comm
#  CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs
#  DEPENDS system_lib
 CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs
  message_runtime

如下所示:
ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息_第7张图片
点击保存、关闭,这里,我们的CMakeLists.txt就修改好了!接下来我们就需要修改package.xml文件内容了:

三、修改package.xml文件内容

1、打开package.xml文件

gedit package.xml

2、将文件中build_depend一栏、替换为如下代码:

<buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>
  <build_depend>roscpp</build_depend>
  <build_depend>rospy</build_depend>
  <build_depend>std_msgs</build_depend>
  <build_depend>message_generation</build_depend>
  <build_depend>actionlib</build_depend>
  <build_depend>actionlib_msgs</build_depend>
  <build_export_depend>roscpp</build_export_depend>
  <build_export_depend>rospy</build_export_depend>
  <build_export_depend>std_msgs</build_export_depend>

如下所示:
ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息_第8张图片

3、将文件中exec_depend一栏、替换为如下代码:

<exec_depend>roscpp</exec_depend>
  <exec_depend>rospy</exec_depend>
  <exec_depend>std_msgs</exec_depend>
  <exec_depend>message_runtime</exec_depend>
  <exec_depend>actionlib</exec_depend>
  <exec_depend>actionlib_msgs</exec_depend> 

如下所示:
ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息_第9张图片
点击保存关闭,我们的package.xml文件就修改好了!

四、运行程序进行测试

1、编译我们的测试文件

1)、进入我们的项目工程空间

cd ~/ros

2)、编译文件

catkin_make

出现如下图所示编译为100%则为成功,不成功则可根据错误提示修改:
ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息_第10张图片

2、注册程序

 source ./devel/setup.bash

3、新建一个终端,命令为终端2,启动ros

roscore

ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息_第11张图片
该终端请不要关闭

4、再新建一个终端,命名为终端3,运行我们的小海龟,出现小海龟窗口,我们命名为窗口3

ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息_第12张图片

5、在新建一个终端,命名为终端4,运行我们的目标位置程序代码:

注意:在终端4上操作
1)、进入ros工作空间

cd ~/ros

2)、程序注册

source ./devel/setup.bash

3)、运行turtleMoveClient.cpp,记住,输入该命令,但不忙按回车

rosrun comm turtleMoveClient

在这里插入图片描述

6、进行测试

在测试开始,建议如下页面排版,方便观察:
ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息_第13张图片
1)、在终端1运行turtleMove,记住,输入如下命令,也不忙按回车

rosrun comm turtleMove

2)、开始测试,终端1回车、终端4回车,出现如下画面,则我们动作编程的实验完美成功:
ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息_第14张图片
通过下图,我们可以看到,终端4在实时更新小乌龟的位置,而窗口3则显示小乌龟的移动路径
ROS学习【4】-----ROS动作编程:小乌龟移动到指定的位置,并且实时更新位置信息_第15张图片
3)、实验成功,我们在终端1 Ctrl+c关闭运行的程序,完成实验!
以上就是本次实验的ros动作编程啦,是不是很简单,用心体验一下代码的作用吧!欢迎浏览陈一月的编程岁月博客,有查阅的小伙伴们记得点赞、关注哦!遇到问题的小伙伴记得在评论区留言,林君学长耐心为大家解答!这个学长不太冷!
陈一月的又一天编程岁月!^ _ ^

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