基础篇——ROS入门：学习资料、基本介绍、安装配置、文件系统、包创建

简介

本篇文章主要介绍ROS入门基础，通过此篇文章，可以学习到安装配置、文件系统使用、ROS包创建和构建相关内容。

ROS资源网站

1. ROS官网：http://wiki.ros.org/，可以这么说，市面上的绝绝大多数ROS教程都是参考了这个官网的资料进行翻译转载的。所以非常非常有价值，一定要看，包含了介绍、安装、使用教程、文答等内容。
   注意这个网站大部分文档是有中文的，我曾经看了好长一段时间的英文文档，后来才发现原来有中文，点击下图这个位置，就可以切换为中文，这里发出来提醒一下：
   
2. ROS源代码在Github上：https://github.com/ros
3. 有三个地方可以找到你问题的答案。第一个就是Wiki。尝试右上角的搜索（Search）功能。
   如果找不到解决问题的方法，就尝试搜索http://answers.ros.org或者邮件列表归档。也可以在http://answers.ros.org/questions/ask上提问。

ROS版本介绍

1. 在安装使用ROS之前，就听过catkin、melodic这些名字，其实这些就是ROS的发行版名称，并不是按传统的数字表示版本，而是用英文单词进行表示，有点类似于树莓派的一些发行版，比如buster、stretch等等，关于ROS的版本，官网有介绍，这里直接给出链接：http://wiki.ros.org/Distributions
2. 实际使用上melodic是截止目前（2021）较新一点的ROS发行版（2018年发布），catkin是上一代发行版（2016年发布）这两版使用操作上，对于新手来说，几乎没有什么区别，可以随便选择，不用担心会不会刚学会就过时了这种问题。
3. 现在有最新的ROS2发布，不过现在应用相对较少，现在市面上的绝大部分智能机器人都是使用了上述的两种版本，所以我现在也还没有进行ROS 2的学习，后面工作中有机会用到了再研究。

安装和配置

1. ROS安装，参考官网安装指引，非常详细，不过是英文的。我这边目前安装了melodic和Kinetic两个版本。
   官网指引：http://wiki.ros.org/ROS/Installation
2. 初始化rosdep

sudo rosdep init
rosdep update

rosdep是ROS包依赖相关的内容，是安装ROS模块必备的组建，所以ros安装完成使用前都需要先初始化该模块。

3. 启动配置

echo "source /opt/ros/kinetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

这一步是为了配置ROS自启动，是通过修改系统 .bashrc文件来完成的，这个文件会在每个shell窗口启动初始化的时候运行。如果不配置这一项，就每次启动shell后都需要手动运行source /opt/ros/kinetic/setup.bash这条指令才行，适合多个ROS同时并存的情况使用。

4. ROS 环境检查

printenv | grep ROS

在输出的内容中，检查ROS_ROOT,ROS_PACAGE_PATH等环境变量的配置

这些配置决定了ROS环境和指令能否正常使用。这一步的环境变量配置，大多数是安装ROS过程中就已经配置好了的，也有部分是在.bashrc中配置的，上一步的source指令使其生效。

创建工作空间

1. 在使用ROS之前，需要先创建一个工作空间，接着编译，然后才能在工作空间下创建包、节点等ros文件，ROS才能真正使用起来，首先我们创建工作空间（可以理解为创建一个专属的ROS文件夹）

$ mkdir -p ~/catkin_ws/src
$ cd ~/catkin_ws/
$ catkin_make

catkin_make命令在catkin工作空间中是一个非常方便的工具。在你的工作空间中第一次运行它时，它会在src目录下创建一个CMakeLists.txt的链接。
实际上运行catkin_make这个指令后，会在工作目录下创建很多ROS相关的文件，这里我使用Tree工具只展开2级目录看一下，给大家看一下

2. source工作空间，使用如下指令将工作空间设置在环境的最顶层，可以理解为使工作空间生效，这里也可以将工作空间按前文（安装配置-> 3）步骤将工作空间配置到.bashrc文件中，使其在shell启动过程中就自动生效。指令如下：

source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

这里我们可以看到source前后环境变量的变化，截图如下：

此处需要确认两个目录已经加入到ROS_PACAGE_PATH中，可以用如下指令 echo $ROS_PACKAGE_PATH检查，两个目录为：/home/xtark/catkin_ws/src， /opt/ros/kinetic/share

文件系统使用

1. 简介
   • 软件包（Packages）：包是ROS代码的软件组织单元，每个软件包都可以包含程序库、可执行文件、脚本或其他构件。
   • Manifests (package.xml)： 清单（Manifest）是对软件包的描述。它用于定义软件包之间的依赖关系，并记录有关软件包的元信息，如版本、维护者、许可证等。
2. 常用指令

rospack find [package_name]		# ROS包查找：按包名称查找 ROS 包，举例：rospack find roscpp
roscd [locationname[/subdir]]	# ROS包跳转：直接切换当前目录到指定报名的位置，举例：roscd roscpp
rosls [locationname[/subdir]]	# ROS包列表：直接按包名显示包内的文件列表，举例：rosls roscpp

创建ROS包

1. ROS包必须具有以下特征：
   • 这个包必须有一个符合catkin规范的package.xml文件
   • 这个包必须有一个catkin版本的CMakeLists.txt文件
   • 每个包必须有自己的目录
     所以最简单的包结构如下：

my_package/
  CMakeLists.txt
  package.xml

2. 使用catkin_create_pkg创建ROS包，语法格式如下：

catkin_create_pkg  [depend1] [depend2] [depend3]
# 举例如下：
# catkin_create_pkg beginner_tutorials std_msgs rospy roscpp

3. 常用命令

rospack depends1 [package_name]		# 显示ROS包的一级依赖，举例：rospack depends1 beginner_tutorials 
rospack depends [package_name]		# 显示ROS包的所有依赖，举例：rospack depends beginner_tutorials 

4. 构建ROS包：这一步一般直接构建整个ROS工作空间，就会自动重新构建没有完成构建的ROS包，使用命令catkin_make，在构建之前先进入到ROS工作空间，操作命令如下：

cd ~/catkin_ws/
catkin_make

执行完成后会输出构建日志，截图解释如下：

上述命令会构建src目录下的所有catkin项目。该过程遵循REP128的建议。如果你的源代码不在默认位置（catkin_ws/src），比如说存放在了my_src中，那可以这样来使用catkin_make: catkin_make --source my_src

5. 至此为止就完成了ROS包的创建并使其生效。

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