在Jetson Nano上学习ROS的记录（版本Ubuntu18.04，课程来源赵虚左老师的《ROS理论与实践》）第十章-第三节 rosbag、rqt工具箱

系列文章目录

第一章 ROS空间创建、helloworld的实现、开启多个节点
第二章 话题通信
第三章 服务通信
第四章 参数服务器
第五章 常用指令
第六章 通信机制实操
第七章 ROS通信机制进阶（常用API、Python模块的导入)
第八章 元功能包、节点运行管理launch文件（teleop_twist安装方法）
第九章 重名问题、分布式通信
第十章-第一节 TF坐标变换（内含PyKDL 和PyInit__tf2功能缺失等解决）
第十章-第二节 TF坐标变换实操
第十章-第三节 rosbag、rqt工具箱

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前言

现在大二，之前大一有幸参加了2021的国赛，很壮烈的拿了个江苏赛区的二等奖。但发现无人机这个题，真的是往堆钱上走了。不上ROS不行，现在来记录一下一个纯小白学习ROS的过程和遇到的问题。防止学弟、学妹们再走我走过的弯路。板子用的是学长给的Jetson Nano（4GB），版本是Ubuntu18.04（已配置好基础ROS所需配置）

一、rosbag

机器人传感器获取到的信息，有时我们可能需要时时处理，有时可能只是采集数据，事后分析，比如:
机器人导航实现中，可能需要绘制导航所需的全局地图，地图绘制实现，有两种方式：
方式1：可以控制机器人运动，将机器人传感器感知到的数据时时处理，生成地图信息。
方式2：同样是控制机器人运动，将机器人传感器感知到的数据留存，事后，再重新读取数据，生成地图信息。两种方式比较，显然方式2使用上更为灵活方便。

在ROS中关于数据的留存以及读取实现，提供了专门的工具: rosbag。

概念
是用于录制和回放 ROS 主题的一个工具集。

作用
实现了数据的复用，方便调试、测试。

本质
rosbag本质也是ros的节点，当录制时，rosbag是一个订阅节点，可以订阅话题消息并将订阅到的数据写入磁盘文件；当重放时，rosbag是一个发布节点，可以读取磁盘文件，发布文件中的话题消息。

1.rosbag使用_命令行

需求:
ROS 内置的乌龟案例并操作，操作过程中使用 rosbag 录制，录制结束后，实现重放

实现:

1. 准备
   创建目录保存录制的文件
   打开一个命令行：

mkdir ./xxx
cd xxx

2. 开始录制
   打开一个命令行：roscore
   打开一个命令行：rosrun turtlesim turtlesim_node
   打开一个命令行：rosrun turtlesim turtle_teleop_key
   打开一个命令行：

rosbag record -a -O 目标文件 #-a是指录制所有话题 -o是设置输出路径

例子：rosbag record -a -o bags/hello.bag
操作小乌龟一段时间，结束录制使用 ctrl + c，在创建的目录中会生成bag文件。

3. 查看文件
   打开一个命令行：rosbag info 文件名
   输出：

path:        bags/hello_2022-07-01-17-13-06.bag
version:     2.0
duration:    25.9s
start:       Jul 01 2022 17:13:06.09 (1656666786.09)
end:         Jul 01 2022 17:13:31.00 (1656666812.00)
size:        232.1 KB	#文件大小
messages:    3222	#有多少条消息
compression: none [1/1 chunks]     #是否压缩
types:       geometry_msgs/Twist [9f195f881246fdfa2798d1d3eebca84a]
             rosgraph_msgs/Log   [acffd30cd6b6de30f120938c17c593fb]
             turtlesim/Color     [353891e354491c51aabe32df673fb446]
             turtlesim/Pose      [863b248d5016ca62ea2e895ae5265cf9]
topics:      /rosout                    4 msgs    : rosgraph_msgs/Log   (2 connections)
             /turtle1/cmd_vel           7 msgs    : geometry_msgs/Twist
             /turtle1/color_sensor   1605 msgs    : turtlesim/Color    
             /turtle1/pose           1606 msgs    : turtlesim/Pose

4. 回放文件
   打开一个命令行：rosbag play 文件名

这里注意，rosbag本质上是一个功能包 record和play实质上都是节点
可以采用调用节点的方式进行：rosrun rosbag play bags/hello_2022-07-01-17-13-06.bag

2.rosbag使用_编码

命令实现不够灵活，可以使用编码的方式，增强录制与回放的灵活性,本节将通过简单的读写实现演示rosbag的编码实现。

1. 写 bag
   代码如下：

#! /usr/bin/env python2.7
#encoding:utf-8
import rospy
import rosbag
from std_msgs.msg import String
"""
    需求：写出消息数据到磁盘上的bag文件
    流程：
            1.导包
            2.初始化
            3.创建rosbag对象并且打开文件流
            4.写数据
            5.关闭流——释放资源

"""
if __name__=="__main__":
    # 2.初始化
    rospy.init_node("write_bag_p")

    # 3.创建rosbag对象并且打开文件流
    #f文件路径, mode='r'文件操作模式，默认是read模式，可改为w写入模式,
    bag = rosbag.Bag("hello_p.bag","w")  

    # 4.写数据
    #topic: 话题, msg: 消息, t: 指定时间戳，默认值是当前时间
    msg = String()  #创建字符串对象消息
    msg.data = "hello_bag"
    bag.write("/liaotian",msg)  #topic: 话题, msg: 消息
    bag.write("/liaotian",msg)
    bag.write("/liaotian",msg)
    bag.write("/liaotian",msg)
    bag.write("/liaotian",msg)

    # 5.关闭流——释放资源
    bag.close()

打开一个命令行：roscore
打开一个命令行：

source ./devel/setup.bash
rosrun rosbag_demo demo01_write_bag_p.py

2. 读bag
   代码如下：

#! /usr/bin/env python2.7
#encoding:utf-8
import rospy
import rosbag

"""
    需求：读取消息数据到磁盘上的bag文件
    流程：
            1.导包
            2.初始化
            3.创建rosbag对象并且打开文件流 以读的方式打开
            4.读数据
            5.关闭流——释放资源

"""
if __name__=="__main__":
    # 2.初始化
    rospy.init_node("read_bag_p")

    # 3.创建rosbag对象并且打开文件流 以读的方式打开
    bag = rosbag.Bag("hello_p.bag","r")

    # 4.读数据
    #每个消息有三个内容：topic话题，message消息，timestamp时间戳
    msgs = bag.read_messages() #参数：topics话题，返回值：把所有消息以一个列表传回来
    for topic,msg,time in msgs:
        rospy.loginfo("话题：%s，消息：%s，时间：%s",topic,msg.data,time)

    # 5.关闭流——释放资源
    bag.close()

打开一个命令行：roscore
打开一个命令行：

source ./devel/setup.bash
rosrun rosbag_demo demo02_read_bag_p.py

输出：

[INFO] [1656673631.103384]: 话题：/liaotian，消息：hello_bag，时间：1656670278428220033
[INFO] [1656673631.108272]: 话题：/liaotian，消息：hello_bag，时间：1656670278428842067
[INFO] [1656673631.114471]: 话题：/liaotian，消息：hello_bag，时间：1656670278429126977
[INFO] [1656673631.118914]: 话题：/liaotian，消息：hello_bag，时间：1656670278429312944
[INFO] [1656673631.124065]: 话题：/liaotian，消息：hello_bag，时间：1656670278429626941

二、rqt工具箱

之前，在 ROS 中使用了一些实用的工具,比如: ros_bag 用于录制与回放、tf2_tools 可以生成 TF 树 … 这些工具大大提高了开发的便利性，但是也存在一些问题: 这些工具的启动和使用过程中涉及到一些命令操作，应用起来不够方便，在ROS中，提供了rqt工具箱，在调用工具时以图形化操作代替了命令操作，应用更便利，提高了操作效率，优化了用户体验。

概念
ROS基于 QT 框架，针对机器人开发提供了一系列可视化的工具，这些工具的集合就是rqt

作用
可以方便的实现 ROS 可视化调试，并且在同一窗口中打开多个部件，提高开发效率，优化用户体验。

组成

• rqt 工具箱组成有三大部分
• rqt——核心实现，开发人员无需关注
• rqt_common_plugins——rqt 中常用的工具套件
• rqt_robot_plugins——运行中和机器人交互的插件(比如: rviz)

1.rqt安装启动与基本使用

启动
rqt的启动方式有两种:

rqt

rosrun rqt_gui rqt_gui

2.rqt常用插件:rqt_graph

简介:可视化显示计算图
启动:可以在 rqt 的 plugins 中添加，或者使用rqt_graph启动
打开一个命令行：roscore
打开一个命令行：

source ./devel/setup.bash
roslaunch tf04_test test.launch

打开一个命令行：rqt

3.rqt常用插件:rqt_console

简介:rqt_console 是 ROS 中用于显示和过滤日志的图形化插件

准备:编写 Node 节点输出各个级别的日志信息
代码如下：

#! /usr/bin/env python
#encoding:utf-8
import rospy

if __name__ == "__main__":
    rospy.init_node("rqt_shuchu_test_p")
    rate = rospy.Rate(10)#循环发送 频率是10
    while not rospy.is_shutdown():
        try:
            rospy.logdebug("hello,debug")  #不会输出
            rospy.loginfo("hello,info")  #默认白色字体
            rospy.logwarn("hello,warn")  #默认黄色字体
            rospy.logerr("hello,error")  #默认红色字体
            rospy.logfatal("hello,fatal") #默认红色字体
        except Exception as e:
            rospy.logwarn("错误提示：%s",e)

        rate.sleep()

打开一个命令行：roscore
打开一个命令行：

source ./devel/setup.bash
rosrun tf04_test rqt_shuchu_test_p.py

打开一个命令行：rqt

4.rqt常用插件:rqt_plot

简介:图形绘制插件，可以以 2D 绘图的方式绘制发布在 topic 上的数据

准备:启动 turtlesim 乌龟节点与键盘控制节点，通过 rqt_plot 获取乌龟位姿

启动:可以在 rqt 的 plugins 中添加，或者使用rqt_plot启动

打开一个命令行：roscore
打开一个命令行：rosrun turtlesim turtlesim_node
打开一个命令行：rosrun turtlesim turtle_teleop_key
打开一个命令行：rqt
打开一个命令行：rqt_plot

5.rqt常用插件:rqt_bag

简介:录制和重放 bag 文件的图形化插件

准备:启动 turtlesim 乌龟节点与键盘控制节点

启动:可以在 rqt 的 plugins 中添加，或者使用rqt_bag启动

打开一个命令行：roscore
打开一个命令行：rosrun turtlesim turtlesim_node
打开一个命令行：rosrun turtlesim turtle_teleop_key
打开一个命令行：rqt
打开一个命令行：rqt_bag

三、本章小结

本章主要介绍了ROS中的常用组件，内容如下:

TF坐标变换(重点)
rosbag 用于ros话题的录制与回放
rqt工具箱，图形化方式调用组件，提高操作效率以及易用性
其中 TF坐标变换是重点，也是难点，需要大家熟练掌握坐标变换的应用场景以及代码实现。下一章开始将介绍机器人系统仿真，我们将在仿真环境下，创建机器人、控制机器人运动、搭建仿真环境，并以机器人的视角去感知世界。

总结

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单记录了ROS的rosbag、rqt工具箱，如果有问题请在博客下留言或者咨询邮箱：[email protected]。