【机器人】—— 2. ROS 集成开发环境配置

　　和大多数开发环境一样，理论上，在 ROS 中，只需要记事本就可以编写基本的 ROS 程序，但是工欲善其事必先利其器，为了提高开发效率，可以先安装集成开发工具和使用方便的工具：终端、IDE....

1.安装终端：Terminator

　　在 ROS 中，需要频繁的使用到终端，且可能需要同时开启多个窗口，推荐一款较为好用的终端：Terminator。

　　效果如下：

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1.1 安装

sudo apt install terminator

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1.2 添加到收藏夹

　　显示应用程序 ---> 搜索 terminator ---> 右击 选择 添加到收藏夹

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1.3 Terminator 常用快捷键

　　在同一个标签内的操作：

Alt+Up                          //移动到上面的终端
Alt+Down                        //移动到下面的终端
Alt+Left                        //移动到左边的终端
Alt+Right                       //移动到右边的终端
Ctrl+Shift+O                    //水平分割终端
Ctrl+Shift+E                    //垂直分割终端
Ctrl+Shift+Right                //在垂直分割的终端中将分割条向右移动
Ctrl+Shift+Left                 //在垂直分割的终端中将分割条向左移动
Ctrl+Shift+Up                   //在水平分割的终端中将分割条向上移动
Ctrl+Shift+Down                 //在水平分割的终端中将分割条向下移动
Ctrl+Shift+S                    //隐藏/显示滚动条
Ctrl+Shift+F                    //搜索
Ctrl+Shift+C                    //复制选中的内容到剪贴板
Ctrl+Shift+V                    //粘贴剪贴板的内容到此处
Ctrl+Shift+W                    //关闭当前终端
Ctrl+Shift+Q                    //退出当前窗口，当前窗口的所有终端都将被关闭
Ctrl+Shift+X                    //最大化显示当前终端
Ctrl+Shift+Z                    //最大化显示当前终端并使字体放大
Ctrl+Shift+N or Ctrl+Tab        //移动到下一个终端
Ctrl+Shift+P or Ctrl+Shift+Tab  //Crtl+Shift+Tab 移动到之前的一个终端

　　在不同标签之间的操作：

F11                             //全屏开关
Ctrl+Shift+T                    //打开一个新的标签
Ctrl+PageDown                   //移动到下一个标签
Ctrl+PageUp                     //移动到上一个标签
Ctrl+Shift+PageDown             //将当前标签与其后一个标签交换位置
Ctrl+Shift+PageUp               //将当前标签与其前一个标签交换位置
Ctrl+Plus (+)                   //增大字体
Ctrl+Minus (-)                  //减小字体
Ctrl+Zero (0)                   //恢复字体到原始大小
Ctrl+Shift+R                    //重置终端状态
Ctrl+Shift+G                    //重置终端状态并clear屏幕
Super+g                         //绑定所有的终端，以便向一个输入能够输入到所有的终端
Super+Shift+G                   //解除绑定
Super+t                         //绑定当前标签的所有终端，向一个终端输入的内容会自动输入到其他终端
Super+Shift+T                   //解除绑定
Ctrl+Shift+I                    //打开一个窗口，新窗口与原来的窗口使用同一个进程
Super+i                         //打开一个新窗口，新窗口与原来的窗口使用不同的进程

2.安装：VS  Code

　　VS Code 全称 Visual Studio Code，是微软出的一款轻量级代码编辑器，免费、开源而且功能强大。它支持几乎所有主流的程序语言的语法高亮、智能代码补全、自定义热键、括号匹配、代码片段、代码对比 Diff、GIT 等特性，支持插件扩展，并针对网页开发和云端应用开发做了优化。软件跨平台支持 Win、Mac 以及 Linux。

2.1 下载

　　VScode 下载：https://code.visualstudio.com/docs?start=true

　　历史版本下载链接：https://code.visualstudio.com/updates

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2.2 VS Code 安装与卸载

2.2.1 安装

　　方式1：双击安装即可(或右击选择安装)

　　方式2： sudo dpkg -i xxxx.deb 


2.2.2 卸载

sudo dpkg --purge  code

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2.3 VS Code 集成 ROS 插件

　　使用 VS Code 开发 ROS 程序，需要先安装一些插件，常用插件如下:

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2.4 vscode 使用_基本配置

2.4.1 创建 ROS 工作空间

mkdir -p xxx_ws/src    # (必须得有 src)

cd xxx_ws

catkin_make

2.4.2 启动 vscode

　　进入 xxx_ws 目录，启动 vscode：

cd xxx_ws

code .

2.4.3 vscode 中编译 ros

　　快捷键 ctrl + shift + B 调用编译，选择：catkin_make:build。可以点击配置设置为默认，修改 .vscode/tasks.json 文件：

{
// 有关 tasks.json 格式的文档，请参见
    // https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=733558
    "version": "2.0.0",
    "tasks": [
        {
            "label": "catkin_make:debug", //代表提示的描述性信息
            "type": "shell",  //可以选择shell或者process,如果是shell代码是在shell里面运行一个命令，如果是process代表作为一个进程来运行
            "command": "catkin_make",//这个是我们需要运行的命令
            "args": [],//如果需要在命令后面加一些后缀，可以写在这里，比如-DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES=“pac1;pac2”
            "group": {"kind":"build","isDefault":true},
            "presentation": {
                "reveal": "always"//可选always或者silence，代表是否输出信息
            },
            "problemMatcher": "$msCompile"
        }
    ]
}

2.4.4 创建 ROS 功能包

　　右键点击 src 目录 ---> create catkin package

　　设置包名、添加依赖：

　　　　☂ 第一个框（package name）：填写功能包名称，自定义

　　　　☂ 第二个框（dependencies）：填写用到的功能包名称 roscpp rospy std_msgs

2.4.5 C++ 实现

　　在自定义的功能包的 src 目录下新建 xxxx.cpp 文件：

/*
    控制台输出 HelloVSCode !!!
*/
#include "ros/ros.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");
    //执行节点初始化
    ros::init(argc,argv,"HelloVSCode");

    //输出日志
    ROS_INFO("Hello VSCode!!!哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈");
    return 0;
}

　　PS1: 如果没有代码提示，修改 .vscode/c_cpp_properties.json ，设置 "cppStandard": "c++17" 。

　　PS2: main 函数的参数不可以被 const 修饰

　　PS3: 当 ROS__INFO 终端输出有中文时，会出现乱码

　　　　解决办法：在函数开头加入下面代码的任意一句

setlocale(LC_CTYPE, "zh_CN.utf8");
setlocale(LC_ALL, "");

2.4.6 python 实现

　　在自定义的功能包下新建 scripts 文件夹，创建 python 文件，并添加可执行权限：

#! /usr/bin/env python
"""
    Python 版本的 HelloVScode，执行在控制台输出 HelloVScode
    实现:
    1.导包
    2.初始化 ROS 节点
    3.日志输出 HelloWorld
"""

import rospy # 1.导包

if __name__ == "__main__":

    rospy.init_node("Hello_Vscode_p")  # 2.初始化 ROS 节点
    rospy.loginfo("Hello VScode, 我是 Python ....")  #3.日志输出 HelloWorld

2.4.7 配置 CMakeLists.txt

　　C++ 配置:

add_executable(节点名称（自定义）
  src/C++源文件名.cpp
)
target_link_libraries(节点名称（同上一致）
  ${catkin_LIBRARIES}
)

　　Python 配置:

catkin_install_python(PROGRAMS scripts/自定义文件名.py
  DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
)

2.4.8 编译执行

　　编译: ctrl + shift + B

　　执行 C++:在 VScode 中添加

　　　　终端1，执行： source ./devel/setup.bash

　　　　终端2，执行： rosrun 功能包名称 文件名

　　执行 Python:在 VScode 中添加

　　　　终端1，执行： roscore

　　　　终端2，执行： source ./devel/setup.bash

　　　　终端3，执行： rosrun 功能包名称 文件名

PS: 如果不编译直接执行 python 文件，会抛出异常。

　　1.第一行解释器声明，可以使用绝对路径定位到 python3 的安装路径 #! /usr/bin/python3 ，但是不建议

　　2.建议使用 #!/usr/bin/env python ，但是会抛出异常： /usr/bin/env: “python”: 没有那个文件或目录

　　3.解决1： #!/usr/bin/env python3 ，直接使用 python3，但不兼容之前的 ROS 相关 python 实现

　　4.解决2: 创建一个链接符号到 python 命令： sudo ln -s /usr/bin/python3 /usr/bin/python 


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2.5 其他 IDE

　　ROS 开发可以使用的 IDE 还是比较多的，除了上述的 VScode，还有 Eclipse、QT、PyCharm、Roboware ...,详情可以参考官网介绍：IDEs。

3 launch 文件演示

3.1 需求

　　一个程序中可能需要启动多个节点，比如：ROS 内置的小乌龟案例，如果要控制乌龟运动，要启动多个窗口，分别启动 roscore、乌龟界面节点、键盘控制节点。如果每次都调用 rosrun 逐一启动，显然效率低下，如何优化?

　　官方给出的优化策略是使用 launch 文件，可以一次性启动多个 ROS 节点。

　　launch 文件会默认首先启动 roscore。

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3.2 实现

　　① 选定功能包右击 ---> 添加 launch 文件夹

　　② 选定 launch 文件夹，右击 ---> 添加 XXX.launch 文件

　　③ 编辑 launch 文件内容：

<launch>
    <node pkg="helloworld" type="demo_hello" name="hello" output="screen" />
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1"/>
    <node pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" name="key1" />
</launch>

　　★ node ：包含的某个节点

　　　　✄ pkg ：功能包

　　　　✄ type ：被运行的节点文件

　　　　✄ name ：为节点命名

　　　　✄ output ：设置日志的输出目标

　　④ 运行 launch 文件

source ./devel/setup.bash

roslaunch 包名 launch文件名

　　运行结果: 一次性启动了多个节点。