DAY3

launch文件演示

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。

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 launch 文件 为xml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>
     Copy

    • 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

     

    pkg 表示功能包的名称

  4. 运行 launch 文件

    运行前要 source ./devel/setup.bash 刷新环境变量

    roslaunch 包名（功能包的名字） launch文件名

  5. 运行结果: 一次性启动了多个节点

如果想在控制台输出，需要加上output="screen

<launch>

<node pkg="haha" type="oo" name="hello" output="screen" />

<node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1"/>

<node pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" name="key1" />

</launch>

1.5 ROS架构

到目前为止，我们已经安装了ROS，运行了ROS中内置的小乌龟案例，并且也编写了ROS小程序，对ROS也有了一个大概的认知，当然这个认知可能还是比较模糊并不清晰的，接下来，我们要从宏观上来介绍一下ROS的架构设计。

立足不同的角度，对ROS架构的描述也是不同的，一般我们可以从设计者、维护者、系统结构与自身结构4个角度来描述ROS结构:

1.设计者

ROS设计者将ROS表述为“ROS = Plumbing + Tools + Capabilities + Ecosystem”

  • Plumbing: 通讯机制(实现ROS不同节点之间的交互)

  • Tools :工具软件包(ROS中的开发和调试工具)

  • Capabilities :机器人高层技能(ROS中某些功能的集合，比如:导航)

  • Ecosystem:机器人生态系统(跨地域、跨软件与硬件的ROS联盟)

2.维护者

立足维护者的角度: ROS 架构可划分为两大部分

  • main：核心部分，主要由Willow Garage 和一些开发者设计、提供以及维护。它提供了一些分布式计算的基本工具，以及整个ROS的核心部分的程序编写。

  • universe：全球范围的代码，有不同国家的ROS社区组织开发和维护。一种是库的代码，如OpenCV、PCL等；库的上一层是从功能角度提供的代码，如人脸识别，他们调用下层的库；最上层的代码是应用级的代码，让机器人完成某一确定的功能。

3.系统架构

立足系统架构: ROS 可以划分为三层

  • OS 层，也即经典意义的操作系统

    ROS 只是元操作系统，需要依托真正意义的操作系统，目前兼容性最好的是 Linux 的 Ubuntu，Mac、Windows 也支持 ROS 的较新版本

  • 中间层

    是 ROS 封装的关于机器人开发的中间件，比如:

    • 基于 TCP/UDP 继续封装的 TCPROS/UDPROS 通信系统

    • 用于进程间通信 Nodelet，为数据的实时性传输提供支持

    • 另外，还提供了大量的机器人开发实现库，如：数据类型定义、坐标变换、运动控制....

  • 应用层

    功能包，以及功能包内的节点，比如: master、turtlesim的控制与运动节点...

4.自身结构

就 ROS 自身实现而言: 也可以划分为三层

  • 文件系统

    ROS文件系统级指的是在硬盘上面查看的ROS源代码的组织形式

  • 计算图

    ROS 分布式系统中不同进程需要进行数据交互，计算图可以以点对点的网络形式表现数据交互过程，计算图中的重要概念: 节点(Node)、消息(message)、通信机制主题(topic)、通信机制服务(service)

  • 开源社区

    ROS的社区级概念是ROS网络上进行代码发布的一种表现形式

    • 发行版（Distribution）　ROS发行版是可以独立安装、带有版本号的一系列综合功能包。ROS发行版像Linux发行版一样发挥类似的作用。这使得ROS软件安装更加容易，而且能够通过一个软件集合维持一致的版本。

    • 软件库（Repository）　ROS依赖于共享开源代码与软件库的网站或主机服务，在这里不同的机构能够发布和分享各自的机器人软件与程序。

    • ROS维基（ROS Wiki）　ROS Wiki是用于记录有关ROS系统信息的主要论坛。任何人都可以注册账户、贡献自己的文件、提供更正或更新、编写教程以及其他行为。网址是http://wiki.ros.org/。

    • Bug提交系统（Bug Ticket System）如果你发现问题或者想提出一个新功能，ROS提供这个资源去做这些。

    • 邮件列表（Mailing list）　ROS用户邮件列表是关于ROS的主要交流渠道，能够像论坛一样交流从ROS软件更新到ROS软件使用中的各种疑问或信息。网址是http://lists.ros.org/。

    • ROS问答（ROS Answer）用户可以使用这个资源去提问题。网址是https://answers.ros.org/questions/。

    • 博客（Blog）你可以看到定期更新、照片和新闻。网址是https://www.ros.org/news/，不过博客系统已经退休，ROS社区取而代之，网址是https://discourse.ros.org/。

1.5.1 ROS文件系统

ROS文件系统级指的是在硬盘上ROS源代码的组织形式，其结构大致可以如下图所示：

img

 WorkSpace --- 自定义的工作空间
 ​
     |--- build:编译空间，用于存放CMake和catkin的缓存信息、配置信息和其他中间文件。
 ​
     |--- devel:开发空间，用于存放编译后生成的目标文件，包括头文件、动态&静态链接库、可执行文件等。
 ​
     |--- src: 源码
 ​
         |-- package：功能包(ROS基本单元)包含多个节点、库与配置文件，包名所有字母小写，只能由字母、数字与下划线组成
 ​
             |-- CMakeLists.txt 配置编译规则，比如源文件、依赖项、目标文件
 ​
             |-- package.xml 包信息，比如:包名、版本、作者、依赖项...(以前版本是 manifest.xml)
 ​
             |-- scripts 存储python文件
 ​
             |-- src 存储C++源文件
 ​
             |-- include 头文件
 ​
             |-- msg 消息通信格式文件
 ​
             |-- srv 服务通信格式文件
 ​
             |-- action 动作格式文件
 ​
             |-- launch 可一次性运行多个节点 
 ​
             |-- config 配置信息
 ​
         |-- CMakeLists.txt: 编译的基本配置
 ​

 

 

1.package.xml

该文件定义有关软件包的属性，例如软件包名称，版本号，作者，维护者以及对其他catkin软件包的依赖性。请注意，该概念类似于旧版 rosbuild 构建系统中使用的manifest.xml文件。

2.CMakelists.txt

文件CMakeLists.txt是CMake构建系统的输入，用于构建软件包。任何兼容CMake的软件包都包含一个或多个CMakeLists.txt文件，这些文件描述了如何构建代码以及将代码安装到何处

image-20220917220603370

python中

image-20220917220731904

1.5.2 ROS文件系统相关命令

ROS 的文件系统本质上都还是操作系统文件，我们可以使用Linux命令来操作这些文件，不过，在ROS中为了更好的用户体验，ROS专门提供了一些类似于Linux的命令，这些命令较之于Linux原生命令，更为简介、高效。文件操作，无外乎就是增删改查与执行等操作，接下来，我们就从这五个维度，来介绍ROS文件系统的一些常用命令。

1.增

catkin_create_pkg 自定义包名 依赖包 === 创建新的ROS功能包

sudo apt install xxx === 安装 ROS功能包

2.删

sudo apt purge xxx ==== 删除某个功能包

3.查

rospack list === 列出所有功能包

rospack find 包名 === 查找某个功能包是否存在，如果存在返回安装路径

roscd 包名 === 进入某个功能包

rosls 包名 === 列出某个包下的文件

apt search xxx === 搜索某个功能包

4.改

rosed 包名 文件名 === 修改功能包文件

需要安装 vim

比如:rosed turtlesim Color.msg

5.执行

5.1roscore

roscore === 是 ROS 的系统先决条件节点和程序的集合， 必须运行 roscore 才能使 ROS 节点进行通信。

roscore 将启动:

  • ros master

  • ros 参数服务器

  • rosout 日志节点

用法:

 roscore
 Copy

或(指定端口号)

 roscore -p xxxx
 Copy
5.2rosrun

rosrun 包名 可执行文件名 === 运行指定的ROS节点

比如:rosrun turtlesim turtlesim_node

5.3roslaunch

roslaunch 包名 launch文件名 === 执行某个包下的 launch 文件

1.5.3 ROS计算图

原因：为啥要用计算图，查看不同节点的关系

1.计算图简介

 

前面介绍的是ROS文件结构，是磁盘上 ROS 程序的存储结构，是静态的，而 ros 程序运行之后，不同的节点之间是错综复杂的，ROS 中提供了一个实用的工具:rqt_graph。

rqt_graph能够创建一个显示当前系统运行情况的动态图形。ROS 分布式系统中不同进程需要进行数据交互，计算图可以以点对点的网络形式表现数据交互过程。rqt_graph是rqt程序包中的一部分。

2.计算图安装

如果前期把所有的功能包（package）都已经安装完成，则直接在终端窗口中输入

rosrun rqt_graph（包名） rqt_graph（节点名）

如果未安装则在终端（terminal）中输入

 $ sudo apt install ros-<distro>-rqt
 $ sudo apt install ros-<distro>-rqt-common-plugins
 Copy

请使用你的ROS版本名称（比如:kinetic、melodic、Noetic等）来替换掉<distro>。

例如当前版本是 Noetic,就在终端窗口中输入

 $ sudo apt install ros-noetic-rqt
 $ sudo apt install ros-noetic-rqt-common-plugins
 Copy

3.计算图演示

接下来以 ROS 内置的小乌龟案例来演示计算图

首先，按照前面所示，运行案例

然后，启动新终端，键入: rqt_graph 或 rosrun rqt_graph rqt_graph，可以看到类似下图的网络拓扑图，该图可以显示不同节点之间的关系。

9.17

 
posted @ 2022-09-17 22:44  精通+1  阅读(155)  评论(0)    收藏  举报