ROS项目开发流程
创建工作空间 -> 创建功能包 -> 创建源代码(python/c++) -> 配置编译规则 -> 编译运行
工作空间 (workspace)
src : 代码空间(Source Space)
build : 编译空间(Build Space) [中间文件]
devel : 开发空间(Development Space) [最终编译生成的可执行文件, 环境变量]
install : 安装空间(Install Space)
检测环境变量
laniakea@laniakea-virtual-machine >>> echo $ROS_PACKAGE_PATH
/home/laniakea/learn_GY0/catkin_ws/src:/opt/ros/melodic/share
观察 catkin_ws下devel中的lib 文件夹
放置编译后的可执行文件.sh 和 .bash 为环境变量的设置脚本
src 下放置功能包
功能包创建
catkin_create_pkg <package_name> [depend1] [depend2] [depend3]
depend-n : 功能包依赖的选项
std_msgs : ROS 中标准定义的消息接口std_srvs : ROS 中标准定义的服务接口
当看到一个文件夹下有 CMakeLists.txt和 package.xml 时, 则说明其必是一个功能包
<build_depend>message_generation</build_depend> <!-- 编译依赖 -->
<exec_depend>message_runtime</exec_depend> <!-- 运行依赖 -->
ROS Topic通信编程
发布者
- 初始化ROS节点;
- 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;
- 创建消息数据;
- 按照一定频率循环发布消息。
string_publisher.cpp
/**
* 该例程将发布chatter话题，消息类型String
*/
#include <sstream>
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
int main(int argc, char **argv)
{
// ROS节点初始化
ros::init(argc, argv, "string_publisher");
// 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
// "chatter" 话题名
// 缓冲区大小
// 通过句柄创建 Publisher
ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);
// 设置循环的频率
// 10Hz 一秒发10次
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);
// 按照循环频率延时
loop_rate.sleep(); // 100ms
// 如果上面的的程序执行了10ms 则其仅休眠90ms
++count;
}
return 0;
}
订阅者
- 初始化ROS节点;
- 订阅需要的话题;
- 循环等待话题消息，接收到
- 消息后进入回调函数;
- 在回调函数中完成消息处理。
string_subscriber.cpp
/**
* 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 -> 进行数据处理
// const 常指针
// std_msgs::String 消息类型
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, "string_subscriber");
// 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
// Subscriber的缓冲区， 和 Publisher的不一定要一样
// 因为不知道 Publisher 的发送频率， 要去一直查询， 所以需要 回调函数
ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);
// 循环等待回调函数
ros::spin();
return 0;
}
配置CMakeLists.txt
- 设置需要编译的代码和生成的可执行文件;
- 设置链接库;
add_executable(string_publisher src/string_publisher.cpp)
add_executable(string_subscriber src/string_subscriber.cpp)
target_link_libraries(string_publisher ${catkin_LIBRARIES})
target_link_libraries(string_subscriber ${catkin_LIBRARIES})
自定义消息接口
tree
.
├── CMakeLists.txt
├── include
│ └── learning_communication
├── msg # 存放消息定义文件
│ └── PersonMsg.msg
├── package.xml
└── src
├── string_publisher.cpp
└── string_subscriber.cpp
4 directories, 5 files
PersonMsg.msg
string name
uint8 age
uint8 sex
uint8 unknown = 0
uint8 male = 1
uint8 female = 2
在package.xml中添加
<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>
在 CMakeLists.txt 中添加
...
# 查找依赖的包
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
roscpp
rospy
std_msgs
std_srvs
message_ generation # 动态产生消息功能包
)
...
# 动态产生头文件
add_message_files(FILES PersonMsg.msg)
generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)
...
catkin_package(
# INCLUDE_DIRS include
# LIBRARIES learning_communication
CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs std_srvs message_runtime
# DEPENDS system_lib
)
会在devel中生成 PersonMsg.h 头文件
person_publisher.cpp
/**
* 该例程将订阅/person_info话题，自定义消息类型learning_communication::PersonMsg
*/
#include <ros/ros.h>
#include "learning_communication/PersonMsg.h"
// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
void personInfoCallback(const learning_communication::PersonMsg::ConstPtr& msg)
{
// 将接收到的消息打印出来
ROS_INFO("Subcribe Person Info: name:%s age:%d sex:%d",
msg->name.c_str(), msg->age, msg->sex);
}
int main(int argc, char **argv)
{
// 初始化ROS节点
ros::init(argc, argv, "person_subscriber");
// 创建节点句柄
ros::NodeHandle n;
// 创建一个Subscriber，订阅名为/person_info的topic，注册回调函数personInfoCallback
ros::Subscriber person_info_sub = n.subscribe("/person_info", 10, personInfoCallback);
// 循环等待回调函数
ros::spin();
return 0;
}
person_subscriber.cpp
/**
* 该例程将订阅/person_info话题，自定义消息类型learning_communication::PersonMsg
*/
#include <ros/ros.h>
#include "learning_communication/PersonMsg.h"
// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
void personInfoCallback(const learning_communication::PersonMsg::ConstPtr& msg)
{
// 将接收到的消息打印出来
ROS_INFO("Subcribe Person Info: name:%s age:%d sex:%d",
msg->name.c_str(), msg->age, msg->sex);
}
int main(int argc, char **argv)
{
// 初始化ROS节点
ros::init(argc, argv, "person_subscriber");
// 创建节点句柄
ros::NodeHandle n;
// 创建一个Subscriber，订阅名为/person_info的topic，注册回调函数personInfoCallback
ros::Subscriber person_info_sub = n.subscribe("/person_info", 10, personInfoCallback);
// 循环等待回调函数
ros::spin();
return 0;
}
在 CMakeLists.txt 中添加
...
add_executable(person_publisher src/person_publisher.cpp)
add_executable(person_subscriber src/person_subscriber.cpp)
...
# 动态产生头文件的路径
add_dependencies(person_publisher ${PROJECT_NAME}_gencpp)
add_dependencies(person_subscriber ${PROJECT_NAME}_gencpp)
...
target_link_libraries(person_publisher ${catkin_LIBRARIES})
target_link_libraries(person_subscriber ${catkin_LIBRARIES})
ROS Service通信编程
$rossrv show std_srvs/SetBool
bool data # request 发送
--- # 区分 request 和 response 的内容
# response 反馈
bool success
string message
实现服务器
- 初始化ROS节点;
- 创建Server实例;
- 循环等待服务请求，进入回调函数;
- 在回调函数中完成服务功能的处理,并反馈应答数据。
string_client.cpp
/**
* 该例程将请求print_string服务，std_srvs::SetBool
*/
#include "ros/ros.h"
#include "std_srvs/SetBool.h" // ROS中标准服务接口定义
int main(int argc, char **argv)
{
// ROS节点初始化
ros::init(argc, argv, "string_client");
// 创建节点句柄
ros::NodeHandle n;
// 创建一个client，service消息类型是std_srvs::SetBool
ros::ServiceClient client = n.serviceClient<std_srvs::SetBool>("print_string");
// 创建std_srvs::SetBool类型的service消息
// 封装客户端的service消息
std_srvs::SetBool srv;
srv.request.data = true;
// 发布service请求，等待应答结果
// client.call(srv) 阻塞函数， 一直阻塞直到 service 反馈 response
if (client.call(srv))
{
ROS_INFO("Response : [%s] %s", srv.response.success?"True":"False",
srv.response.message.c_str());
}
else
{
ROS_ERROR("Failed to call service print_string");
return 1;
}
return 0;
}
实现客户端
- 初始化ROS节点;
- 创建一个Client实例;
- 发布服务请求数据;
- 等待Server处理之后的应答结果。
string_server.cpp
/**
* 该例程将提供print_string服务，std_srvs::SetBool
*/
#include "ros/ros.h"
#include "std_srvs/SetBool.h"
// service回调函数，输入参数req，输出参数res
bool print(std_srvs::SetBool::Request &req,
std_srvs::SetBool::Response &res)
{
// 打印字符串
if(req.data)
{
ROS_INFO("Hello ROS!");
res.success = true;
res.message = "Print Successully";
}
else
{
res.success = false;
res.message = "Print Failed";
}
return true;
}
int main(int argc, char **argv)
{
// ROS节点初始化
ros::init(argc, argv, "string_server");
// 创建节点句柄
ros::NodeHandle n;response
// 创建一个 名为print_string的server，注册回调函数print()
// 一旦有服务进入 （有节点发送服务请求），则进入 print 回调函数中
ros::ServiceServer service = n.advertiseService("print_string", print);
// 循环等待回调函数
ROS_INFO("Ready to print hello string.");
ros::spin();
return 0;
}
在 CMakeLists.txt 中添加
...
add_executable(string_client src/string_client.cpp)
add_executable(string_server src/string_server.cpp)
...
target_link_libraries(string_client ${catkin_LIBRARIES})
target_link_libraries(string_server ${catkin_LIBRARIES})
自定义服务
在learning_communication文件夹下创建srv文件夹
自定义文件PersonSrv.srv
string name
uint8 age
uint8 sex
uint8 unknown = 0
uint8 male = 1
uint8 female = 2
---
string result
person_client1
/**
* 该例程将请求/show_person服务，服务数据类型learning_communication::PersonSrv
*/
#include <ros/ros.h>
#include "learning_communication/PersonSrv.h"
int main(int argc, char** argv)
{
// 初始化ROS节点
ros::init(argc, argv, "person_client");
// 创建节点句柄
ros::NodeHandle node;
// 发现/spawn服务后，创建一个服务客户端，连接名为/spawn的service
ros::service::waitForService("/show_person");
ros::ServiceClient person_client = node.serviceClient<learning_communication::PersonSrv>("/show_person");
// 初始化learning_communication::Person的请求数据
learning_communication::PersonSrv srv;
srv.request.name = "Tom";
srv.request.age = 20;
// srv 文件中 ---以上会生成request命名空间， 以下会生成response命名空间
srv.request.sex = learning_communication::PersonSrv::Request::male;
// 请求服务调用
ROS_INFO("Call service to show person[name:%s, age:%d, sex:%d]",
srv.request.name.c_str(), srv.request.age, srv.request.sex);
// call(srv) 发送服务请求
// 等待服务端 response 的结果
person_client.call(srv);
// 显示服务调用结果
ROS_INFO("Show person result : %s", srv.response.result.c_str());
return 0;
};
person_server1
/**
* 该例程将执行/show_person服务，服务数据类型learning_communication::PersonSrv
*/
#include <ros/ros.h>
#include "learning_communication/PersonSrv.h"
// service回调函数，输入参数req，输出参数res
bool personCallback(learning_communication::PersonSrv::Request &req,
learning_communication::PersonSrv::Response &res)
{
// 显示请求数据
ROS_INFO("Person: name:%s age:%d sex:%d", req.name.c_str(), req.age, req.sex);
// 设置反馈数据
res.result = "OK";
return true;
}
int main(int argc, char **argv)
{
// ROS节点初始化
ros::init(argc, argv, "person_server");
// 创建节点句柄
ros::NodeHandle n;
// 创建一个名为/show_person的server，注册回调函数personCallback
ros::ServiceServer person_service = n.advertiseService("/show_person", personCallback);
// 循环等待回调函数
ROS_INFO("Ready to show person informtion.");
ros::spin();
return 0;
}
add_service_files(
FILES
PersonSrv.srv
)
...
add_dependencies(person_client1 ${PROJECT_NAME}_gencpp)
add_dependencies(person_server1 ${PROJECT_NAME}_gencpp)
...
target_link_libraries(person_client1 ${catkin_LIBRARIES})
target_link_libraries(person_server1 ${catkin_LIBRARIES})