ros2学习笔记-CLI工具,记录命令对应操作。

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  • 环境变量
  • turtlesim和rqt
    • 以初始状态打开rqt
  • node
    • 启动节点
    • 查看节点列表
    • 查看节点更多信息
    • 命令行参数 --ros-args
  • topic
    • 话题列表
    • 话题类型
    • 话题列表,附加话题类型
    • 根据类型查找话题名
    • 查看话题发布的数据
    • 查看话题的详细信息
    • 查看类型的详细信息
    • 给话题发布消息(在命令行)
    • 带有时间戳的消息
    • 查看话题发布的频率Hz
  • service
    • 服务列表
    • 服务类型
    • 服务列表,附加服务类型
    • 根据类型查找服务名
    • 服务类型结构
    • 调用服务
  • parameters
    • 参数列表
    • 获取参数值
    • 设置参数值
    • 获取节点所有参数
    • 为节点加载参数
    • 启动时指定节点参数
  • action
    • 通信方式
    • 动作列表
    • 动作列表,附加类型
    • 动作更多信息
    • 动作类型结构
    • 发送动作目标
    • 发送动作目标,要求有稳定的反馈
  • topic,service,action的区别
  • 使用 rqt_console 查看特定日志消息
    • 启动
    • 过滤某些级别的消息
  • 启动节点(Launching nodes)
  • 记录和播放数据
    • 记录单个topic
    • 记录多个topic
    • 查看记录信息
    • 记录回放

环境变量

启动前要检查环境变量:ROS_DOMAIN_IDROS_LOCALHOST_ONLY。如果通信时PIN不同,应该首先考虑是不是环境变量设置错误。 Configuring environment

记得source一下ros2。

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

turtlesim和rqt

Turtlesim 是一款用于学习 ROS2 的轻量级模拟器。 它说明了 ROS 2 在最基本的层面上做了什么,让您了解以后将如何处理真实机器人或机器人模拟。
ros2 工具是用户管理、内省和与 ROS 系统交互的方式。 它支持针对系统及其操作的不同方面的多个命令。 人们可能会使用它来启动节点、设置参数、收听话题等等。 ros2工具是核心 ROS2 安装的一部分。
rqt 是 ROS2 的图形用户界面 (GUI)工具。 在 rqt 中完成的所有操作都可以在命令行上完成,但 rqt 提供了一种更用户友好的方式来操作 ROS2 元素。

以初始状态打开rqt

rqt每次启动都会以上次关闭时的状态打开,如果rqt界面出现了什么异常卡顿(比如某个页面无法点击,或者无法滑动),可以通过下面命令像第一次打开rqt一样。

rqt --clear-config

node

启动节点

ros2 run <package_name> <executable_name>

查看节点列表

ros2 node list

查看节点更多信息

可以看到节点的话题信息(subscribers and publishers),服务信息(services), 动作信息(action servers and action clients)。

ros2 node info >    "一般是/node_name"

命令行参数 --ros-args

ROS的命令行参数

--remap
ros2 run some_package some_ros_executable --ros-args --remap foo:=bar
ros2 run some_package some_ros_executable --ros-args -r foo:=bar
ros2 run some_package some_ros_executable --ros-args -r some_node:foo:=bar

--param
ros2 run some_package some_ros_executable --ros-args --param string_param:=test
ros2 run some_package some_ros_executable --ros-args -p string_param:=test
ros2 run some_package some_ros_executable --ros-args -p some_node:string_param:=test

--params-file
ros2 run some_package some_ros_executable --ros-args --params-file params_file.yaml

node0_name:
  ros__parameters:
     param0_name: param0_value
     ...
     paramN_name: paramN_value
...
nodeM_name:
  ros__parameters:
     ...

* 匹配由斜线划分的单个令牌。** 匹配由斜线划分的零或更多令牌。不允许部分匹配(例如foo*)
例如:

/**:
  ros__parameters:
    string_param: foo
将在所有节点上设置参数string_param.

/**/some_node:
    ros__parameters:
      string_param: foo
将在任何名称空间中的some_node上设置parameter string_param.

/foo/*:
    ros__parameters:
      string_param: foo
将在名称空间 /foo下的任何节点上设置参数string_param(例如只匹配到foo/foo1 而不会匹配到foo/foo1/foo11).

topic

话题可以理解为是ROS中节点交换消息的总线。

在图中查看节点和话题之间的结构:

rqt_graph

圆的是节点,方的是话题。
ros2学习笔记-CLI工具,记录命令对应操作。_第1张图片

话题列表

ros2 topic list

话题类型

ros2 topic type <topic_name>

话题列表,附加话题类型

类型其实就是消息结构(消息属于哪个类)。

ros2 topic list -t

根据类型查找话题名

ros2 topic find <type_name>

查看话题发布的数据

ros2 topic echo <topic_name>

注意:数据只有在发布时终端才可以看到。
此命令会发布一个新话题,话题名字类似于/_ros2cli_26646,在rqt_graph中取消选中Debug即可看见。

查看话题的详细信息

可以查看话题的消息类型,以及其被多少个节点发布消息和被多少个节点订阅。

ros2 topic info <topic_name>

查看类型的详细信息

这里的类型不只是话题的类型可以被查看,其他类型也可以使用此方法看到具体的结构信息。

ros2 interface show <msg type>

查看所有类型的列表

ros2 interface list

ros2 interface show geometry_msgs/msg/Twist为例,显示的类型如下:

# This expresses velocity in free space broken into its linear and angular parts.
Vector3  linear
        float64 x
        float64 y
        float64 z
Vector3  angular
        float64 x
        float64 y
        float64 z

其中,linearangular可以理解为一个变量,Vector3 是变量的类型,x,y,zlinear/angular的成员,也是变量。

给话题发布消息(在命令行)

''参数需要以yaml语法作为输入。

ros2 topic pub <topic_name> <msg_type> ''

''使用单引号和双引号是等价的,都可以使用。
例如:ros2 topic pub --once /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}}"(格式和echo显示的结果是一样的)

  • --once是一个可选的参数,意为“发布一条消息然后退出”。
  • --rate 1 :以1Hz的频率持续发布消息(为默认参数设置)。
  • 是yaml格式的,每一个冒号后面的空格都不可以省略。

在rqt-graph中显示如下:
ros2学习笔记-CLI工具,记录命令对应操作。_第2张图片

带有时间戳的消息

如果消息的header为完整的标题类型std_msgs/msg/Header(有没有可以通过interface show 查看),设置为auto会自动填充为当前时间。

ros2 topic pub /pose geometry_msgs/msg/PoseStamped '{header: "auto", pose: {position: {x: 1.0, y: 2.0, z: 3.0}}}'

如果消息中的类型为builtin_interfaces/msg/Time,可以设置now

ros2 topic pub /reference sensor_msgs/msg/TimeReference '{header: "auto", time_ref: "now", source: "dumy"}'

sensor_msgs/msg/TimeReference 结构如下:
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查看话题发布的频率Hz

ros2 topic hz <topic_name>

service

服务是节点的另一种通信方法,基于呼叫和响应(call-and-response)模型,话题是publisher-subscriber模型。服务只有在客户端专门调用时才提供数据。

服务列表

ros2 service list

服务类型

服务类型的定义与话题类型类似,但是服务类型有两个部分:一条是请求的消息,另一条是响应的消息。

ros2 service type <service_name>

服务列表,附加服务类型

ros2 service list -t

根据类型查找服务名

ros2 service find <type_name>

服务类型结构

查看方法:

ros2 interface show <type_name>

结构:

request structure 
---
response structure
  • ---是request structure 和 response structure 的分隔符。

调用服务

ros2 service call <service_name> <service_type> <arguments>

例如:ros2 service call /spawn turtlesim/srv/Spawn "{x: 2, y: 2, theta: 0.2, name: ''}"
会返回:

requester: making request: turtlesim.srv.Spawn_Request(x=2.0, y=2.0, theta=0.2, name='')

response:
turtlesim.srv.Spawn_Response(name='turtle2')

parameters

参数是节点(node)的配置值,每个节点都维护自己的参数,也有共享参数(和C++很像,有私有成员,也有静态成员)。

参数列表

ros2 param list

获取参数值

ros2 param get <node_name> <parameter_name>

设置参数值

ros2 param set <node_name> <parameter_name> <value>

获取节点所有参数

ros2 param dump <node_name>

如果想将参数存入到文件中,可以使用linux中的>运算符:

ros2 param dump /turtlesim > turtlesim.yaml 

导出为yaml结构,以后使用时可以直接导入。

为节点加载参数

ros2 param load <node_name> <parameter_file>

例如:ros2 param load /turtlesim turtlesim.yaml
需要注意的是只读的参数只能在启动时进行修改,所以那些参数将不会被修改。

启动时指定节点参数

ros2 run <package_name> <executable_name> --ros-args --params-file <file_name>

例如:ros2 run turtlesim turtlesim_node --ros-args --params-file turtlesim.yaml
这将使得所有参数根据给定的文件更新,具体细节见ROS的命令行参数。

action

action基于topic和service。它的功能类似于service。但是action的特点是:动作不仅可以被取消,还提供了稳定的反馈(service只能返回一个单独的回复response)。
action由三个部分组成:目标,反馈和结果。
操作使用client-server模型,类似于Publisher-Subscriber模型。 “action client”节点将目标发送到“action server”节点,该节点确认目标并返回反馈和结果。

当调用:

 ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

终端会显示:

Reading from keyboard
---------------------------
Use arrow keys to move the turtle.
Use G|B|V|C|D|E|R|T keys to rotate to absolute orientations. 'F' to cancel a rotation.'Q' to quit.

Use arrow keys to move the turtle.对应topic,
Use G|B|V|C|D|E|R|T keys to rotate to absolute orientations. ‘F’ to cancel a rotation. ‘Q’ to quit.对应action。

每次按下这些按键时,都会将目标发送到/turtlesim节点的action服务器上。一旦乌龟旋转完成,乌龟节点会返回一个信息,比如:[INFO] [turtlesim]: Rotation goal completed successfully ,实际上不同的动作对应不同的反馈信息和结果。

对于动作而言,client可以取消目标(按下F),server也可以取消目标(连续按下D G,server会自动放弃第一个目标,但不是所有的server都是这样处理)。

通信方式

执行ros2 node info /turtlesim可以看到最下方关于action的信息:

  Action Servers:
    /turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsolute
  Action Clients:

这说明/turtlesim节点会接受/turtle1/rotate_absolute提供的目标并且给它提供反馈。

执行ros2 node info /teleop_turtle可以看到最下方关于action的信息:

  Action Servers:

  Action Clients:
    /turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsolute

这说明/teleop_turtle节点会发送目标给/turtle1/rotate_absolute

动作列表

ros2 action list

动作列表,附加类型

ros2 action list -t

动作更多信息

会返回动作的客户端和服务端节点。

ros2 action info /turtle1/rotate_absolute

动作类型结构

turtlesim/action/RotateAbsolute类型为例:

ros2 interface show turtlesim/action/RotateAbsolute

返回:

# The desired heading in radians
float32 theta
---
# The angular displacement in radians to the starting position
float32 delta
---
# The remaining rotation in radians
float32 remaining

分成了部分,其中---是分隔符,第一部分是目标,第二部分是结果,第三部分是反馈信息。

发送动作目标

ros2 action send_goal <action_name> <action_type> ''

需要采用YAML格式。
例如:ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute turtlesim/action/RotateAbsolute "{theta: 1.57}"

发送动作目标,要求有稳定的反馈

ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute turtlesim/action/RotateAbsolute "{theta: -1.57}" --feedback

会返回:

Sending goal:
   theta: -1.57

Goal accepted with ID: e6092c831f994afda92f0086f220da27

Feedback:
  remaining: -3.1268222332000732

Feedback:
  remaining: -3.1108222007751465

…

Result:
  delta: 3.1200008392333984

Goal finished with status: SUCCEEDED

其中Feedback会持续提供反馈信息,直到目标达到。

topic,service,action的区别

通信机制 描述 使用场景
Topic 一种异步消息队列,分为publisher(发送信息)和subscriber(接受消息) 处理连续数据流,多对多的形式
Service 一种同步请求/响应交互模式(发送一次,反馈/响应一次) 一部分定义请求部分,一部分定义回应部分
Action 一种异步请求/响应交互模式,带有反馈机制(发送一个目标,执行过程中连续反馈,直到达到目标) 需要反馈/状态跟踪,需要花费大量时间,可以被中断

使用 rqt_console 查看特定日志消息

启动

ros2 run rqt_console rqt_console

过滤某些级别的消息

只查看级别大于等于WARN的日志消息。

ros2 run turtlesim turtlesim_node --ros-args --log-level WARN  #大小写都可以

ROS2的日志级别按严重性排序:

Fatal
Error
Warn
Info
Debug

默认级别是Info,因此看不到级别为Debug的消息。
如果设置显示的消息级别是Warn,那么InfoDebug级别的消息都会被显示。

启动节点(Launching nodes)

使用命令行工具一次启动多个节点。

ros2 launch turtlesim multisim.launch.py

这会启动两个turtlesim node,使用ros2 topic list可以看到两个node分别为turtlesim1turtlesim2

/parameter_events
/rosout
/turtlesim1/turtle1/cmd_vel
/turtlesim1/turtle1/color_sensor
/turtlesim1/turtle1/pose
/turtlesim2/turtle1/cmd_vel
/turtlesim2/turtle1/color_sensor
/turtlesim2/turtle1/pose

因此我们可以开两个终端来分别控制两个节点:

  1. ros2 topic pub /turtlesim1/turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}}"
  2. ros2 topic pub /turtlesim2/turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: -1.8}}"

注意:
也可以使用XML和YAML来创建启动文件。 具体细节可以查看Using Python, XML, and YAML for ROS 2 Launch Files

对于launch的更多信息可以查看ROS2 launch tutorials

记录和播放数据

记录有关topic的数据,因此可以随时重播和检查。

记录单个topic

ros2 bag record <topic_name>

例如:ros2 bag record /turtle1/cmd_vel
这会根据时间戳来创建bag文件的名称,想要指定文件名称可以用-o来指定。

记录多个topic

记录多个topic时直接输入多个topic名称,用空格隔开。

ros2 bag record -o subset <topic1_name> <topic2_name> 

-o选项允许为bag文件选择一个唯一的名称。这里的subset就是要创建的文件目录名称。
例如:ros2 bag record -o subset /turtle1/cmd_vel /turtle1/pose

查看记录信息

ros2 bag info <bag_file_name>

例如:ros2 bag info subset

记录回放

ros2 bag play <bag_file_name>

有关ros bag更详细的信息在这里找到:https://github.com/ros2/rosbag2。

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