【古月21讲】ROS入门系列(4)——参数使用与编程方法、坐标管理系统、tf坐标系广播与监听的编程实现、launch启动文件的使用方法

文章目录

    • 1、参数的使用与编程方法
    • 2、ROS中的坐标管理系统
    • 3、tf坐标系广播与监听的编程实现
    • 4、launch启动文件的使用方法

1、参数的使用与编程方法

  1. 创建功能包

    cd ~/catkin_ws/src
    catkin_create_pkg learning_parameter roscpp rospy std_srvs
    
  2. 相关参数命令使用

    • rosparam list 列出当前所有参数
      【古月21讲】ROS入门系列(4)——参数使用与编程方法、坐标管理系统、tf坐标系广播与监听的编程实现、launch启动文件的使用方法_第1张图片

      注意上图红色框图部分,这里可能和ROS入门21讲中的不一样,在代码中相应的调整。

    • rosparam get param_key 显示某个参数值
      【古月21讲】ROS入门系列(4)——参数使用与编程方法、坐标管理系统、tf坐标系广播与监听的编程实现、launch启动文件的使用方法_第2张图片

    • rosparam set param_key param_value 设置某个参数值
      [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-L9kbHIkj-1638178249144)(C:\Users\WSJ\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20211126172107463.png)]

      这里我们通过set设置/turtlesim/background_b参数的值为100,后面通过get命令发现参数的值确实变成了100。
      这里我们可以通过调用/clear服务让海龟进程背景发生变化,命令及变化效果如下:

      rosservice call /clear "{}" 
      

      【古月21讲】ROS入门系列(4)——参数使用与编程方法、坐标管理系统、tf坐标系广播与监听的编程实现、launch启动文件的使用方法_第3张图片

    • rosparam dump file_name 保存参数到文件

    • rosparam load file_name 从文件读取参数

    • rosparam load file_name 删除参数

  3. 编程实现控制海龟例程背景参数设计(C++) ——文件名为parameter_config.cpp


   /***********************************************************************
   Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
   ***********************************************************************/
   
   /**
    * 该例程设置/读取海龟例程中的参数
    */
   #include 
   #include 
   #include 
   
   int main(int argc, char **argv)
   {
     
   	int red, green, blue;
   
       // ROS节点初始化
       ros::init(argc, argv, "parameter_config");
   
       // 创建节点句柄
       ros::NodeHandle node;
   
       // 读取背景颜色参数
   	ros::param::get("/turtlesim/background_r", red);
   	ros::param::get("/turtlesim/background_g", green);
   	ros::param::get("/turtlesim/background_b", blue);
   
   	ROS_INFO("Get Backgroud Color[%d, %d, %d]", red, green, blue);
   
   	// 设置背景颜色参数
   	ros::param::set("/turtlesim/background_r", 255);
   	ros::param::set("/turtlesim/background_g", 255);
   	ros::param::set("/turtlesim/background_b", 255);
   
   	ROS_INFO("Set Backgroud Color[255, 255, 255]");
   
       // 读取背景颜色参数
   	ros::param::get("/turtlesim/background_r", red);
   	ros::param::get("/turtlesim/background_g", green);
   	ros::param::get("/turtlesim/background_b", blue);
   
   	ROS_INFO("Re-get Backgroud Color[%d, %d, %d]", red, green, blue);
   
   	// 调用服务,刷新背景颜色
   	ros::service::waitForService("/clear");
   	ros::ServiceClient clear_background = node.serviceClient<std_srvs::Empty>("/clear");
   	std_srvs::Empty srv;
   	clear_background.call(srv);
   	
   	sleep(1);
   
       return 0;
   }

总结上面获取、设置参数的编程过程如下:

  • 初始化ROS节点
  • get函数获取参数
  • set函数设置参数
  1. 配置代码编译规则

    • 设置需要编译的代码和生成的可执行文件

      add_executable(parameter_config src/parameter_config.cpp)
      
    • 设置链接库

      target_link_libraries(parameter_config ${catkin_LIBRARIES})  
      
  2. 编译并运行

    cd ~/catkin_ws
    catkin_make
    roscore
    rosrun turtlesim turtlesim_node
    rosrun learning_parameter parameter_config
    

    运行的效果如下:

    【古月21讲】ROS入门系列(4)——参数使用与编程方法、坐标管理系统、tf坐标系广播与监听的编程实现、launch启动文件的使用方法_第4张图片

2、ROS中的坐标管理系统

该部分在运行时错误较多,下面这篇博客写的极为详细,这里偷个懒,博客链接如下:

ROS中的坐标管理系统

3、tf坐标系广播与监听的编程实现

  1. 创建功能包

    cd ~/catkin_ws/src
     catkin_create_pkg learning_tf roscpp rospy tf turtlesim
    
  2. 创建tf广播器代码(C++) ——文件名为turtle_tf_broadcaster.cpp


   /***********************************************************************
   Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
   ***********************************************************************/
   
   /**
    * 该例程产生tf数据,并计算、发布turtle2的速度指令
    */
   
   #include 
   #include 
   #include 
   
   std::string turtle_name;
   
   void poseCallback(const turtlesim::PoseConstPtr& msg)
   {
     
   	// 创建tf的广播器
   	static tf::TransformBroadcaster br;
   
   	// 初始化tf数据
   	tf::Transform transform;
   	transform.setOrigin( tf::Vector3(msg->x, msg->y, 0.0) );
   	tf::Quaternion q;
   	q.setRPY(0, 0, msg->theta);
   	transform.setRotation(q);
   
   	// 广播world与海龟坐标系之间的tf数据
   	br.sendTransform(tf::StampedTransform(transform, ros::Time::now(), "world", turtle_name));
   }
   
   int main(int argc, char** argv)
   {
     
       // 初始化ROS节点
   	ros::init(argc, argv, "my_tf_broadcaster");
   
   	// 输入参数作为海龟的名字
   	if (argc != 2)
   	{
     
   		ROS_ERROR("need turtle name as argument"); 
   		return -1;
   	}
   
   	turtle_name = argv[1];
   
   	// 订阅海龟的位姿话题
   	ros::NodeHandle node;
   	ros::Subscriber sub = node.subscribe(turtle_name+"/pose", 10, &poseCallback);
   
       // 循环等待回调函数
   	ros::spin();
   
   	return 0;
   };
   
   

总结上述实现一个tf广播器的步骤:

  • 定义TF广播器
  • 创建坐标变换值
  • 发布坐标变换
  1. 创建tf监听器代码(C++) ——文件名为turtle_tf_listener.cpp
/***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************/

/**
 * 该例程监听tf数据,并计算、发布turtle2的速度指令
 */

#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc, char** argv)
{
     
	// 初始化ROS节点
	ros::init(argc, argv, "my_tf_listener");

    // 创建节点句柄
	ros::NodeHandle node;

	// 请求产生turtle2
	ros::service::waitForService("/spawn");
	ros::ServiceClient add_turtle = node.serviceClient<turtlesim::Spawn>("/spawn");
	turtlesim::Spawn srv;
	add_turtle.call(srv);

	// 创建发布turtle2速度控制指令的发布者
	ros::Publisher turtle_vel = node.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle2/cmd_vel", 10);

	// 创建tf的监听器
	tf::TransformListener listener;

	ros::Rate rate(10.0);
	while (node.ok())
	{
     
		// 获取turtle1与turtle2坐标系之间的tf数据
		tf::StampedTransform transform;
		try
		{
     
			listener.waitForTransform("/turtle2", "/turtle1", ros::Time(0), ros::Duration(3.0));
			listener.lookupTransform("/turtle2", "/turtle1", ros::Time(0), transform);
		}
		catch (tf::TransformException &ex) 
		{
     
			ROS_ERROR("%s",ex.what());
			ros::Duration(1.0).sleep();
			continue;
		}

		// 根据turtle1与turtle2坐标系之间的位置关系,发布turtle2的速度控制指令
		geometry_msgs::Twist vel_msg;
		vel_msg.angular.z = 4.0 * atan2(transform.getOrigin().y(),
				                        transform.getOrigin().x());
		vel_msg.linear.x = 0.5 * sqrt(pow(transform.getOrigin().x(), 2) +
				                      pow(transform.getOrigin().y(), 2));
		turtle_vel.publish(vel_msg);

		rate.sleep();
	}
	return 0;
};

总结上述实现一个TF监听器的步骤

  • 定义TF监听器

  • 查找坐标变换

  1. 配置tf广播器与监听器代码编译规则
add_executable(turtle_tf_broadcaster src/turtle_tf_broadcaster.cpp)
target_link_libraries(turtle_tf_broadcaster ${catkin_LIBRARIES})

add_executable(turtle_tf_listener src/turtle_tf_listener.cpp)
target_link_libraries(turtle_tf_listener ${catkin_LIBRARIES})
  1. 编辑并运行
cd ~/catkin_ws
catkin_make
roscore
rosrun turtlesim turtlesim_node
rosrun learning_tf turtle_tf_broadcaster __name:=turtle1_tf /turtle1
rosrun learning_tf turtle_tf_broadcaster __name:=turtle2_tf /turtle2
rosrun learning_tf turtle_tf_listener
rosrun turtlesim turtle_teleop_key

运行结果如下:

【古月21讲】ROS入门系列(4)——参数使用与编程方法、坐标管理系统、tf坐标系广播与监听的编程实现、launch启动文件的使用方法_第5张图片

4、launch启动文件的使用方法

​ 这部分内容是很重要的,但是本质上用的还是前面的程序,只是相当于通过launch文件进行了总结,这样直接启动launch文件可以减少开设多个终端,从而减低出错率。launch文件是通过XML文件实现多节点的配置和启动的,其可自启动ROS Master。这里只介绍一些launch文件的重要语法。

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【古月21讲】ROS入门系列(4)——参数使用与编程方法、坐标管理系统、tf坐标系广播与监听的编程实现、launch启动文件的使用方法_第7张图片

【古月21讲】ROS入门系列(4)——参数使用与编程方法、坐标管理系统、tf坐标系广播与监听的编程实现、launch启动文件的使用方法_第8张图片

更多的相关语法查看WIki:launch使用方法


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