ROS学习（一）ROS基础

ROS基础

一、工作空间基本操作

创建工作空间

mkdir -p ~/yyj_ws/src
//到src下
cd yyj_ws/src

在src文件夹下初始化工作空间，将其变成ROS工作空间的属性

catkin_init_workspace

在src中创建功能包指令

catkin_create_pkg[depend1][depend2][depend3][...]

例如：

catkin_create_pkg learning_communication std_msgs rospy roscpp

此时功能包中src放的是核心代码，include放的是头文件，CMakelists.txt和package.xml是所有功能包都必须具备的文件。前者是放置编译功能包的编译选项和规则，使用cmake接口;后者是描述功能包的具体信息，比如名字、版本号、维护者、声明的依赖等后期加依赖需在此文件修改。
接着在工作空间层级编译，再设置环境变量。

cd ..
catkin_make
source ~/yyj_ws/devel/setup.bash

（同一个工作空间下，不允许存在同名功能包。不同工作空间下，允许存在同名功能包）
查看ros的环境变量，关注ROS_PACKAGE_PATH即ros编译运行的查找功能包和节点的顺序

env | grep ros
//或者
echo $ROS_PACKAGE_PATH

当不同工作空间下，存在同名功能包会先查找后生成的路径
例：(实验完记得删除这个包)

//安装ros功能包例程
sudo apt-get install ros-kinetic-roscpp-tutorials
//查找功能包会在opt/ros/kinetic/share/roscpp_tutotials
rospack find roscpp_tutorials
//复制功能包到工作空间src下
//再次设置环境变量
source ~/yyj_ws/devel/setup.bash
//再次查找即发现查找路径指向工作空间里的功能包了
rospack find roscpp_tutorials

二、ROS通信编程——话题编程

"hello world " 例程

1、创建发布者（talker）

a、进入/home/frany/yyj_ws/src/learning_communication/src创建talker.cpp
b、编写talker.cpp
编程逻辑：
（1）初始化ROS节点；
（2）向ROS Master注册节点信息，包括发布的话题名和话题中的消息类型；
（3）按照一定频率循环发布消息；

/*
该例程将发布chatter话题，消息类型String
*/

#include 
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"

int main(int argc,char **argv)
{
  //ROS节点初始化，“talker“为节点名称，后期可更改
  ros::init(argc,argv,"talker");
  
  //创建节点句柄
  ros::NodeHandle n;
  //创建一个Publisher，发布名为chatter的topic，消息类型为std::msgs::String，1000是发布队列的长度，它的作用是缓冲数据，当队列满了会删除时间戳最早的数据，如发布消息过快可能会导致断帧
  ros::Publisher chatter_pub = n.advertise("chatter", 1000);

  //设置循环的频率
  ros::Rate loop_rate(10); 

  int count = 0;
  while (ros::ok())
  {
    //初始化std::msgs::String类型的消息
    std_msgs::String msg;
    std::stringstream ss;
    ss << "hello world " << count;
    msg.data = ss.str();

    //发布消息
    ROS_INFO("%s", msg.data.c_str()); 
    chatter_pub.publish(msg);
    
    //循环等待回调函数
    ros::spinOnce();

    //按照循环频率延时按循环频率（10hz）休眠即100ms，避免cpu占用过高
    loop_rate.sleep();
    ++count;
  }

  return 0;
}

2、创建订阅者（listener）

a、进入/home/frany/yyj_ws/src/learning_communication/src创建listener.cpp
b、编写listener.cpp
编程逻辑：
(1）初始化ROS节点；
（2）订阅需要的话题；
（3）循环等待话题消息，接收到消息后进入回调函数；
（4）在回调函数中完成消息处理；

/*
该例程将订阅chatter话题，消息类型String
*/
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"

//接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
  //将接收到的消息打印出来
  ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());
}

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

  //创建节点句柄
  ros::NodeHandle n;

  //创建一个Subscriber，订阅名为chatter的topic，注册回调函数chatterCallback
  ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);

  //循环等待回调函数
  ros::spin(); 

  return 0;
}

3、添加编译选项

c++需要编译，python不需要，因为其本身就是一种可执行文件。
在 CMakeLists.txt 文件中进行编译代码：
a、流程：
（1）设置需要编译的代码和生成的可执行文件
（2）设置链接库
（3）设置依赖
add_executable生成可执行文件，依赖于talker.cpp生成talker，可以有多个源码文件依次加在后面;
target_link_libraries为链接到第三方库，此处只链接了默认库。

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

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

b、编译：
在yyj_ws 工作空间层级下生成可执行文件：

catkin_make

4、运行可执行文件

a、启动ROS Master
终端1：

roscore

b、启动talker
终端2：

rosrun learning_communication talker

c、启动listener
终端3：

rosrun learning_communication listener

如没把环境变量直接写进.bashrc，则每次打开新终端都需添加环境变量

source ~/yyj_ws/devel/setup.bash

自定义话题消息

1、定义msg文件

在learning_communication下创建msg目录，在msg目录下创建Person.msg文件

string name
uint8 sex
uint8 age

uint8 unknown = 0
uint8 male    = 1
uint8 female  = 2

2、在package.xml中添加功能包依赖

  message_generation
  message_runtime

3、在CMakeLists.txt中添加编译选项

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  std_msgs
  message_generation
  )

catkin_package(
#  INCLUDE_DIRS include
#  LIBRARIES learning_communication
  CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs message_runtime
#  DEPENDS system_lib
)

add_message_files(FILES Person.msg)
generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)

最后编译

catkin_make

4、查看自定义的消息

如没把环境变量直接写进.bashrc，则需添加环境变量

source ~/yyj_ws/devel/setup.bash

rosmsg show Person