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基础相关

创建工作空间（workspace）

ROS中整体代码是在工作空间中运行，因此我们需要先创建工作空间。假定我们的工作空间为test_ws，创建步骤如下：

1. 创建文件夹test_ws/src，或者在某个路径下（自己想要创建工作空间的路径）输入：mkdir -p test_ws/src；
2. 进入src目录，打开终端输入catkin_init_workspace命令对新空间初始化，完成后在src文件夹下会出现CMakeList.txt文件；
3. 终端返回test_ws目录（可以在第2步的前提下输入cd ..），在该终端下输入catkin_make对工作空间进行编译，完成后会在test_ws中出现build和devel文件。

创建成功！在test_ws中：

• bulid：是编译的中间文件；
• devel：（developing缩写）是最终的一个目标文件（可执行文件、脚本等）；
• src：源代码存放位置；
  src/package1/include：存放库文件（*.hpp，*.cpp，*.h，*.c）
  src/package1/action：存放动作（*.action）文件；
  src/package1/msg：存放消息（*.msg）
  src/package1/srv：存放服务器相关信息文件（*.srv）
  src/package1/launch：存放启动文件（*.launch）
  src/package1/scripts：存放python文件（*.py）
  src/package1/src：存放package的源文件（*.cpp，*.c）
  src/package1/CMakeList.txt：catkin_make文件
  src/package1/package.xml：package的描述文件

创建ROS package

ROS中的包，需要存放在src文件夹下，假设包名为pack_test，则创建步骤为：

1. 进入test_ws/src文件夹下，打开终端；
2. 输入catkin_create_pkg pack_test std_msgs roscpp创建包pack_test，其依赖为std_msgs和roscpp（ROS标准消息类型和C++编译环境）；

命令结构为：catkin_create_pkg [package_name] [depend1] [depend2] [depend3]

关于ROS package的一些命令：

• rospack profile：查看新添加包的信息；
• rospack find [package_name]：查找指定包的位置；
• rospack depends [package_name]：查看指定包的依赖；

消息传输机制

ROS的消息传输机制可以分为Message、Action和Server

Publisher & Subcriber（Message）

Message通信双方是Publisher和Subcriber，以下是C++程序示例：
Publisher：在pack_test包中的src文件下，创建Publisher.cpp文件，测试内容如下：

#include  // ros头文件
#include  // 消息头文件
#include  // stl字符串头文件
int main(int argc, char **argv)
{
    // ROS初始化，名称为Publisher
    ros::init(argc, argv, "Publisher"); 
    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n; 
    // 创建消息发布变量，消息类型为std_msgs::String，名称为message，缓存1000字节
    ros::Publisher pub = n.advertise<std_msgs::String>("message", 1000);
    // 创建发布频率变量，频率为10Hz
    ros::Rate loop_rate(10);
    // 如果ROS出于开启状态，则保持循环
    while (ros::ok()){
    //ros::ok()返回false，代表可能发生了以下事件
		//1.SIGINT被触发(Ctrl-C)调用了ros::shutdown()
		//2.被另一同名节点踢出 ROS 网络
		//3.ros::shutdown()被程序的另一部分调用
		//4.节点中的所有ros::NodeHandles 都已经被销
     // 创建消息变量并，输入信息： I am the publish node 
        std_msgs::String msg;
        std::stringstream ss;
        ss << " I am the publish node ";
        msg.data = ss.str();
        // 发布消息
        pub.publish(msg);
        // 启动ROS消息回调处理函数
        ros::spinOnce();
        // 等待
        loop_rate.sleep();
    }
    return 0;
}

Subcriber：在pack_test包中的src文件下，创建Subcriber.cpp文件，测试内容为：

#include 
#include 
// 消息回调处理函数
void Callback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
    // 将收到的消息打印出来
    ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());
}
int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "Subscriber");
    ros::NodeHandle n;
    // 创建消息订阅变量，消息名称为message，缓存1000字节，回调函数为CallBack
    ros::Subscriber sub = n.subscribe("message", 1000, Callback);
    // 启动ROS消息回调处理函数
    ros::spin();
    return 0;
}

之后，我们要在pack_test/CMakeList.txt中（最下面）添加如下内容：

# 添加路径搜索目录
include_directories(
include
${catkin_INCLUDE_DIRS}
)
# 添加节点的可执行文件
add_executable(subscirber_node src/Subscriber_node.cpp)
add_executable(publisher_node   src/Publisher_node.cpp)

# 添加节点可指定文件作需要链接的库文件
target_link_libraries(subscriber_node ${catkin_LIBRARIES})
target_link_libraries(publisher_node   ${catkin_LIBRARIES})

最后，在test_ws中输入catkin_make，编译成功后，分别在test_ws中打开三个终端运行：

1. roscore
2. rosrun pack_test publisher_node
3. rosrun pack_test subcriber_node

如果出现某个终端找不到pack_test，就在该终端输入source devel/setup.bash。

Publisher & Subcriber（Message Python版本）

ROS中可以使用Python作为编程语言，其好处是不用编译，不用写CMakeLists.txt（只需要在CMakeList.txt中find_package内添加rospy，然后重新对包进行编译，以获得对python的支持），获得脚本语言快速的编写能力。我们将python脚本放入test_ws/src/pack_test/scripts，下面则是python对以上两个节点进行重写：
Publisher.py

#!/usr/bin/env python
# 添加ros函数库
import rospy
# 添加std_msgs中String类型
from std_msgs.msg import String
# 初始化节点
rospy.init_node('publisher_node')
# 初始化发布者，话题名称messaage，类型String，缓存1000字节
pub = rospy.Publisher('message', String, queue_size = 1000)
# 发布频率10Hz
rate = rospy.Rate(10)
# 定义发布的信息
msg = String()
msg = ' I am the talker node '
# 循环发布
while not rospy.is_shutdown():
	pub.publish(msg)
	rate.sleep()

subscriber.py

#!/usr/bin/env python
import rospy
from std_msgs.msg import String
# 话题回调函数
def CallBack(msg):
	rospy.info('I heard %s"', msg.data)

rospy.init_node('subscriber_node')
# 初始化订阅者，订阅话题为message，类型String，回调函数CallBack
sub = rospy.Subscriber('message', String, CallBack)
rospy.spin()

最后，我们在三个终端中依次运行：

1. roscore
2. rosrun pack_test publisher.py
3. rosrun pack_test subscriber.py

launch文件初探

在终端中运行任何一个节点，我们都需要添加roscore的额外终端，不是很方便。ROS中提供了roslaunch命令，目的是实现同一个终端运行多个节点的目的，此命令会自动运行roscore节点，具体步骤为：

1. 在包（比如pack_test）中新建launch文件夹，并在其中创建node.launch文件（文件名自拟）。
2. 在node.launch中添加以下内容：

<?xml version="1.0"  encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<launch>
    <!-- Subscriber node， 节点名称，包名，节点。output=“screen“将输出打印到终端，如果是python的话，要在type中输入python脚本名称 -->
    <node name="subscirber_node" pkg="test" type="subscriber_node" output="screen"/>
    <!-- Publisher node -->
    <node name="publisher_node" pkg="test" type="publisher_node"/>
</launch>

3. 在test_ws中新建终端运行roslaunch pack_test node.launch

通过在新的终端中键入rosnode list可以查看当前运行的节点，rostopic list可查看已发布消息的名称。

自定义message

在test_ws/src/pack_test/msg中新建Pose.msg文件，写入如下内容

float64 x
float64 y
float64 z

std_msgs文件中的变量类型与C++中的变量类型有如下的对应关系：

msg type	c++	msg type	C++
bool	bool	int64	long long
int8	char	unit64	unsigned long
int8	unsigned char	float32	float
int16	short	float64	double
uint16	unsigned short	string	std::string
int32	int	time	ros::Time
uint32	unsigned int	duration	ros::Duration

此外msg还可以使用其他包中的消息类型，比如senor_msgs中的Image.msg等等，或者用户自定义的消息类型，此时需要在generate_message中添加对这些包的依赖，并且在去掉add_dependencies注释。
注意：如果当前包中使用了其他包中所定义的消息，服务和动作类型，需要添加add_dependencies项。
比如，在以上我们的自定消息Pose.msg文件，我们需要修改CMakeList.txt文件：

1. 在find_package中加入message_generation的依赖；
2. 在add_message_files中添加Pose.msg
3. generate_messages中添加自定义消息的依赖

比如：

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
std_msgs
roscpp
rospy
...
message_generation
)

add_message_files(
FILES
Pose.msg
)

generate_messages(
DEPENDENCIES
std_msgs
)

修改package.xml文件，去掉注释：

<build_depend>message_generationbuild_depend>
<exec_depend>message_runtimeexec_depend>