古月-Matlab与ROS连接（学习笔记）

 

古月

机器人社区“古月居”创始人，《ROS机器人开发实践》作者

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众所周知，Matlab是一款强大的数据处理工具，在科研、教学、商业领域广泛应用。Matlab有一个工具箱，几乎和哆啦A梦的口袋差不多，可以提供丰富而强大的扩展功能，其中就包含robotics工具箱，提供许多机器人开发工具，当然也包括ROS相关的功能，这就为ROS和Matlab的联合使用提供了强有力的支持。

一、ROS-MATLAB是什么

Matlab中的robotics system toolbox提供了ROS的大部分功能，可以通过Matlab启动ROS Master、创建ROS节点、发布ROS消息/服务、查看ROS话题数据、控制ROS机器人等，更重要的是可以结合Matlab强大的功能，实现机器人算法设计，然后接入ROS系统，配合gazebo或者V-REP完成仿真。我们将这个Matlab中的ROS工具包简称为ROS-MATLAB。

下图是ROS-MATLAB和机器人系统的通信框架，从中可以看到，Matlab拥有强大而丰富的算法功能包（视觉处理、控制系统、信号处理等）；通过ROS-MATLAB可以获取机器人的数据，处理之后再将控制指令发送给机器人。简而言之，ROS-MATLAB让Matlab成为了机器人强大的计算后台。

ROS-MATLAB在Matlab2013之后的版本才有，而且需要Matlab安装robotics systemtoolbox，可以在官网下载安装。

二、ROS-MATLAB可以做什么

那么ROS-MATLAB到底可以实现哪些ROS的功能？在Matlab的命令窗口中，输入以下帮助命令：

>> help robotics.ros

如果工具箱安装没有问题的话，可以看到如下图所示的命令列表，每个命令后边都有相应功能的说明。

可以看到，ROS-MATLAB 提供了ROS大部分的命令。我们首先通过一个简单的例程对ROS-MATLAB有个大致的了解。

运行例程的第一步是什么？当然是把ROS Master跑起来，在Ubuntu系统中我们使用的是roscore命令，而在Matlab里需要使用rosinit命令：

>> rosinit

运行成功会看到日志信息：

然后使用以下命令运行例程 exampleHelperROSCreateSampleNetwork：

>> exampleHelperROSCreateSampleNetwork

稍等片刻后例程就会启动，使用rosnode、rostopic命令可以看到节点和话题信息：

是不是有一种在Ubuntu系统下的穿越感，仿佛是一个运行在Windows下的虚拟机。

三、连接Matlab和ROS

上小节的例程在Matlab中运行了ROS Master和node，在实际使用中，我们还需要将Matlab连接到ROS系统的网络中。

1. 确定IP地址

首先需要确定运行Matlab和ROS的两台计算机的IP地址（必须在同一网络下）。笔者运行Matlab的计算机操作系统是Windows 7，使用ipconfig命令，可以找到如下图所示的IP地址。

ROS运行在笔者Windows 7下的Ubuntu虚拟机中，通过bridge桥接的方式联网，在Ubuntu系统中使用ifconfig命令，可以找到如下所示的IP地址。

2. 在Matlab中设置IP

然后，在Ubuntu中运行roscore命令，并在Matlab中设置ROS Master的路径，类似于多计算机运行ROS系统时的配置：

>> setenv('ROS_MASTER_URI','http://192.168.0.10:11311')
>> rosinit

3. ROS --> Matlab

路径配置完成后，检查通信是否建立。先在Ubuntu中启动一个talker：

$ rosrun roscpp_tutorials talker

接着在Matlab中查看话题和节点列表：

>> rosnodelist
>> rostopiclist

Matlab已经找到talker发布的话题了，可以使用rostopic echo命令查看具体的消息数据。

4. Matlab --> ROS

在Matlab中同样可以编写节点并发布数据，一个简单的talker节点实现如下：

>> chatpub = rospublisher('/talker', 'std_msgs/String');
>> msg = rosmessage(chatpub);
>> msg.Data = 'Hello, From Matlab';
>> send(chatpub,msg);
>> latchpub =rospublisher('/talker', 'IsLatching', true);

如果使用.m文件保存以上代码，可以将所有命令保存到一个.m文件中，例如matlab_ros/talker.m：

%Setting ROS_MASTER_URI
setenv('ROS_MASTER_URI','http://192.168.1.202:11311')
%Starting ROS MASTER
rosinit

%Creating ROS publisher handle
chatpub = rospublisher('/talker', 'std_msgs/String');
%This is to create the message definition
msg = rosmessage(chatpub);
%Inserting data to message
msg.Data = 'Hello, From Matlab';
%Sending message to topic
send(chatpub,msg);
%Latching the message on topic
latchpub = rospublisher('/talker', 'IsLatching', true);

然后在Matlab中打开该文件，点击菜单栏中的Run即可运行：

在Ubuntu中，查看话题列表和消息内容，可以看到如下打印信息：

至此，我们大概了解了ROS-MATLAB的概念和使用方法，又打开了一扇新世界的大门。

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发布于 2018-07-24 19:06