ROS入门21讲(2)

四、创建工作空间与功能包

1、工作空间

工作空间(workspace)：是一个存放工程开发相关文件的文件夹（相当于在IDE中创建的工程文件）。

包含：

　　src:代码空间(Source Space),放置功能包的源码

　　build：编译空间(Build Space)，编译过程中生成的一些中间文件，一般用不到

　　devel:开发空间(Development Space)，放置开发中生成的可执行文件以及一些库

　　install:安装空间(Install Space)，放置最终生成(开发后)的可执行文件

1.1创建工作空间

(1)创建工作空间：

　　$ mkdir -p ~/catkin_ws/src　　

　　$ cd ~/catkin_ws/src

　　$ catkin_init_workspace

注意：mkdir -p是递归创建目录；初始化之后会显示一个CMakeLists.txt的文件。

(2)编译工作空间

　　$ cd ~/catkin_ws/

　　$ catkin_make

注意：此时会产生build、devel以及我们自己创建的src文件，还缺少install的文件

　　$ catkin_make install

(3)设置环境变量

　　$ source devel/setup.bash

注意：设置环境变量的原因是为了让系统找到我们的工作空间，并且找到对应的功能包。

(4)检查环境变量

　　$echo $ROS_PACKAGE_PATH

图示：

1.2创建功能包

命令： $ catkin_create_pkg <package_name> [depend1] [depend2] [depend3]

(1)创建功能包

　　$ cd ~/catkin_ws/src

　　$ catkin_create_pkg test_pkg std_msgs rospy roscpp

说明：创建一个测试包，std_msgs是一个标准库，rospy是py依赖包，roscpp是C++依赖包。

(2)编译功能包

　　$ cd ~/catkin_ws

　　$ catkin_make

注意：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。

test_pkg测试包包含下面四个文件：

　　include：头文件

　　src：源码存放处

　　CMakeLists.txt：描述功能包里面的编译规则，CMake是个编译器

　　package.xml:用xml语言描述的功能包的相关信息。

五、发布者Publisher的编程实现

1、话题模型

2、创建功能包

命令：

　　$ cd ~/catkin_ws/src

　　$ catkin_create_pkg learning_topic roscpp rospy std_msgs geometry_msgs turtlesim

3、创建发布者代码

如何实现一个发布者？

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创建消息数据；

④按照一定频率循环发布消息

C++代码如下：

 1 /**
 2  * 该例程将发布turtle1/cmd_vel话题，消息类型geometry_msgs::Twist
 3  */
 4
 5 #include <ros/ros.h>
 6 #include <geometry_msgs/Twist.h>
 7
 8 int main(int argc, char **argv)
 9 {
10     // ROS节点初始化
11     ros::init(argc, argv, "velocity_publisher");
12
13     // 创建节点句柄
14     ros::NodeHandle n;
15
16     // 创建一个Publisher，发布名为/turtle1/cmd_vel的topic，消息类型为geometry_msgs::Twist，队列长度10
17     ros::Publisher turtle_vel_pub = n.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle1/cmd_vel", 10);
18
19     // 设置循环的频率
20     ros::Rate loop_rate(10);
21
22     int count = 0;
23     while (ros::ok())
24     {
25         // 初始化geometry_msgs::Twist类型的消息
26         geometry_msgs::Twist vel_msg;
27         vel_msg.linear.x = 0.5;
28         vel_msg.angular.z = 0.2;
29
30         // 发布消息
31         turtle_vel_pub.publish(vel_msg);
32         ROS_INFO("Publsh turtle velocity command[%0.2f m/s, %0.2f rad/s]",
33                 vel_msg.linear.x, vel_msg.angular.z);
34
35         // 按照循环频率延时
36         loop_rate.sleep();
37     }
38
39     return 0;
40 }

python代码如下：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

########################################################################
####          Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).          ###
########################################################################

# 该例程将发布turtle1/cmd_vel话题，消息类型geometry_msgs::Twist

import rospy
from geometry_msgs.msg import Twist

def velocity_publisher():
    # ROS节点初始化
    rospy.init_node('velocity_publisher', anonymous=True)

    # 创建一个Publisher，发布名为/turtle1/cmd_vel的topic，消息类型为geometry_msgs::Twist，队列长度10
    turtle_vel_pub = rospy.Publisher('/turtle1/cmd_vel', Twist, queue_size=10)

    #设置循环的频率
    rate = rospy.Rate(10) 

    while not rospy.is_shutdown():
        # 初始化geometry_msgs::Twist类型的消息
        vel_msg = Twist()
        vel_msg.linear.x = 0.5
        vel_msg.angular.z = 0.2

        # 发布消息
        turtle_vel_pub.publish(vel_msg)
        rospy.loginfo("Publsh turtle velocity command[%0.2f m/s, %0.2f rad/s]",
                vel_msg.linear.x, vel_msg.angular.z)

        # 按照循环频率延时
        rate.sleep()

if __name__ == '__main__':
    try:
        velocity_publisher()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

注意：在python文件中一定要注意它的权限，在属性里面找权限

4、配置发布者代码编译规则

如何配置CMakeLists.txt中的编译规则？

　　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；

在 CMakeLists.txt的文件添加以下代码：

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

注意：add_executable是为了描述把哪一个程序编译成可执行文件的；add_executable(A B.cpp)是把B.cpp编译成A这个可执行文件的

target_link_libraries是将可执行文件与ROS的一些库做链接的

注意：

①配置环境变量步骤：

　　回到主文件夹，Ctrl+H将隐藏的.bashrc文件打开,在最后一行将工作空间的环境变量设置进去(注意路径)

source /home/gy/catkin_ws/devel/setup.bash

这样输入完就不用每次在终端里输入source命令了，但需要重新启动终端才生效

②编译后的路径在devel/liblearning_topic

5、编译并运行发布者

命令：

　　$ cd ~/catkin_ws

　　$ catkin_make

　　$ source devle/setup.bash

　　$ roscore

　　$ rosrun turtlesim turtlesim_node

　　$ rosrun learning_topic velocity_publisher

六、订阅者Subscriber 的编程实现

1、话题模型

如何实现一个订阅者？

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

2、创建订阅者代码

C++代码如下：

 1 /**
 2  * 该例程将订阅/turtle1/pose话题，消息类型turtlesim::Pose
 3  */
 4
 5 #include <ros/ros.h>
 6 #include "turtlesim/Pose.h"
 7
 8 // 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
 9 void poseCallback(const turtlesim::Pose::ConstPtr& msg)
10 {
11     // 将接收到的消息打印出来
12     ROS_INFO("Turtle pose: x:%0.6f, y:%0.6f", msg->x, msg->y);
13 }
14
15 int main(int argc, char **argv)
16 {
17     // 初始化ROS节点
18     ros::init(argc, argv, "pose_subscriber");
19
20     // 创建节点句柄
21     ros::NodeHandle n;
22
23     // 创建一个Subscriber，订阅名为/turtle1/pose的topic，注册回调函数poseCallback
24     ros::Subscriber pose_sub = n.subscribe("/turtle1/pose", 10, poseCallback);
25
26     // 循环等待回调函数
27     ros::spin();
28
29     return 0;
30 }

python代码如下：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

########################################################################
####          Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).          ###
########################################################################

# 该例程将订阅/turtle1/pose话题，消息类型turtlesim::Pose

import rospy
from turtlesim.msg import Pose

def poseCallback(msg):
    rospy.loginfo("Turtle pose: x:%0.6f, y:%0.6f", msg.x, msg.y)

def pose_subscriber():
    # ROS节点初始化
    rospy.init_node('pose_subscriber', anonymous=True)

    # 创建一个Subscriber，订阅名为/turtle1/pose的topic，注册回调函数poseCallback
    rospy.Subscriber("/turtle1/pose", Pose, poseCallback)

    # 循环等待回调函数
    rospy.spin()

if __name__ == '__main__':
    pose_subscriber()

3、配置订阅者代码编译规则

如何配置CMakeLists.txt中的编译规则？

　　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；

在 CMakeLists.txt的文件添加以下代码：

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

4、编译并运行订阅者

命令：

　　$ cd ~/catkin_ws

　　$ catkin_make

　　$ source devle/setup.bash

　　$ roscore

　　$ rosrun turtlesim turtlesim_node

　　$ rosrun learning_topic pose_subscriber

图示：