ROS學習筆記(一):自己動手寫一個ROS程式
最近老闆安排任務,要把ROS框架在ARM+FPGA平臺上實現。但是使用ROS建立程式步驟繁瑣,所以這次將官方文件上面的Demo簡化寫下來,方便以後檢視。
ROS版本:Hydro
Linux版本:Ubuntu12.04
在開始第一個ROS(Robot Operating System)程式之前,確保已經按照官方教程(點選開啟連結)成功安裝了ROS。本文建立的是一個非常簡單的釋出(Publisher)、訂閱(Subscriber)程式。
建立一個工作區(workspace)
工作區可以作為一個獨立的專案進行編譯,存放ROS程式的原始檔、編譯檔案和執行檔案。建立工作區的方法如下:
雖然這時候工作區是空的,但是我們依然可以進行編譯:$ mkdir -p ~/catkin_ws/src $ cd ~/catkin_ws/src $ catkin_init_workspace
$ cd ~/catkin_ws/
$ catkin_make
這時候,會在當前資料夾下生成devel,build這兩個子資料夾,在devel資料夾下能看到幾個setup.*sh檔案。
接下來把工作區在bash中註冊
$ source devel/setup.bash
要驗證是否已經在bash中註冊可以使用如下命令:
$ echo $ROS_PACKAGE_PATH
/home/youruser/catkin_ws/src:/opt/ros/indigo/share:/opt/ros/indigo/stacks
如果能看到自己工作區的檔案路徑就說明已經成功了。建立一個ROS工程包(Package)
在一個工作區內,可能會包含多個ROS工程包。而最基本ROS工程包中會包括CmakeLists.txt和Package.xml這兩個檔案,其中Package.xml中主要包含本專案資訊和各種依賴(depends),而CmakeLists.txt中包含了如何編譯和安裝程式碼的資訊。
首先切換到工作區:
$ cd ~/catkin_ws/src
現在可以使用catkin_create_pkg命令去建立一個叫beginner_tutorials的包,這個包依靠std_msgs、roscpp、rospy。
接下來在工作區編譯這個工程包。$ catkin_create_pkg beginner_tutorials std_msgs rospy roscpp
$ cd ~/catkin_ws
$ catkin_make
一個簡單的釋出(Publisher)、訂閱(Subscriber)程式
寫一個釋出(Publisher)節點
節點(node)是連線到ROS網路中可執行的基本單元。我們在這建立一個釋出者---“talker”節點,這個節點持續對外發布訊息。
首先我們要把目錄切換到我們的beginner_tutorials工程包中
$ cd ~/catkin_ws/src/beginner_tutorials
因為我們已經編譯過這個工程包了,所以會在beginner_tutorials資料夾下看到CmakeList.txt、package.xml檔案和include、src這兩個目錄。接下來進入src子目錄
$ cd src
在src目錄中建立一個talker.cpp檔案,裡面的內容如下:
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
#include <sstream>
int main(int argc, char **argv)
{
/**
* The ros::init() function needs to see argc and argv so that it can perform
* any ROS arguments and name remapping that were provided at the command line. For programmatic
* remappings you can use a different version of init() which takes remappings
* directly, but for most command-line programs, passing argc and argv is the easiest
* way to do it. The third argument to init() is the name of the node.
*
* You must call one of the versions of ros::init() before using any other
* part of the ROS system.
*/
ros::init(argc, argv, "talker");
/**
* NodeHandle is the main access point to communications with the ROS system.
* The first NodeHandle constructed will fully initialize this node, and the last
* NodeHandle destructed will close down the node.
*/
ros::NodeHandle n;
/**
* The advertise() function is how you tell ROS that you want to
* publish on a given topic name. This invokes a call to the ROS
* master node, which keeps a registry of who is publishing and who
* is subscribing. After this advertise() call is made, the master
* node will notify anyone who is trying to subscribe to this topic name,
* and they will in turn negotiate a peer-to-peer connection with this
* node. advertise() returns a Publisher object which allows you to
* publish messages on that topic through a call to publish(). Once
* all copies of the returned Publisher object are destroyed, the topic
* will be automatically unadvertised.
*
* The second parameter to advertise() is the size of the message queue
* used for publishing messages. If messages are published more quickly
* than we can send them, the number here specifies how many messages to
* buffer up before throwing some away.
*/
ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);
ros::Rate loop_rate(10);
/**
* A count of how many messages we have sent. This is used to create
* a unique string for each message.
*/
int count = 0;
while (ros::ok())
{
/**
* This is a message object. You stuff it with data, and then publish it.
*/
std_msgs::String msg;
std::stringstream ss;
ss << "hello world " << count;
msg.data = ss.str();
ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());
/**
* The publish() function is how you send messages. The parameter
* is the message object. The type of this object must agree with the type
* given as a template parameter to the advertise<>() call, as was done
* in the constructor above.
*/
chatter_pub.publish(msg);
ros::spinOnce();
loop_rate.sleep();
++count;
}
return 0;
}
寫一個訂閱(Subscriber)節點
還是在src目錄下,建立一個listener.cpp檔案。內容如下:#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
/**
* This tutorial demonstrates simple receipt of messages over the ROS system.
*/
void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());
}
int main(int argc, char **argv)
{
/**
* The ros::init() function needs to see argc and argv so that it can perform
* any ROS arguments and name remapping that were provided at the command line. For programmatic
* remappings you can use a different version of init() which takes remappings
* directly, but for most command-line programs, passing argc and argv is the easiest
* way to do it. The third argument to init() is the name of the node.
*
* You must call one of the versions of ros::init() before using any other
* part of the ROS system.
*/
ros::init(argc, argv, "listener");
/**
* NodeHandle is the main access point to communications with the ROS system.
* The first NodeHandle constructed will fully initialize this node, and the last
* NodeHandle destructed will close down the node.
*/
ros::NodeHandle n;
/**
* The subscribe() call is how you tell ROS that you want to receive messages
* on a given topic. This invokes a call to the ROS
* master node, which keeps a registry of who is publishing and who
* is subscribing. Messages are passed to a callback function, here
* called chatterCallback. subscribe() returns a Subscriber object that you
* must hold on to until you want to unsubscribe. When all copies of the Subscriber
* object go out of scope, this callback will automatically be unsubscribed from
* this topic.
*
* The second parameter to the subscribe() function is the size of the message
* queue. If messages are arriving faster than they are being processed, this
* is the number of messages that will be buffered up before beginning to throw
* away the oldest ones.
*/
ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);
/**
* ros::spin() will enter a loop, pumping callbacks. With this version, all
* callbacks will be called from within this thread (the main one). ros::spin()
* will exit when Ctrl-C is pressed, or the node is shutdown by the master.
*/
ros::spin();
return 0;
}
編譯建立的節點
在編譯我們建立的節點之前,我們還需要編輯Cmakelist.txt檔案(注意:是beginner_tutorials專案包下的CMakelist檔案),告訴編輯器我們需要編輯什麼檔案,需要什麼依賴。
$ gedit CMakeLists.txt
在檔案末尾新增如下語句:
include_directories(include ${catkin_INCLUDE_DIRS})
add_executable(talker src/talker.cpp)
target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(talker beginner_tutorials_generate_messages_cpp)
add_executable(listener src/listener.cpp)
target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(listener beginner_tutorials_generate_messages_cpp)
將目錄切換到工作區目錄,並執行catkin_make執行命令:
$ cd ~/catkin_ws
$ catkin_make
不出意外的話,會出現如下介面:
至此,程式已經建立完成,而接下來我們要檢查一下我們建立的程式是否正確。
測試程式的正確性
首先,我們得要啟動ROS核心程式roscore。$ roscore
在使用我們的程式之前,需要先把程式註冊
$ cd ~/catkin_ws
$ source ./devel/setup.bash
執行talker節點:
$ rosrun beginner_tutorials talker
這時候會看到如下資訊:
[INFO] [WallTime: 1314931831.774057] hello world 1314931831.77
[INFO] [WallTime: 1314931832.775497] hello world 1314931832.77
[INFO] [WallTime: 1314931833.778937] hello world 1314931833.78
[INFO] [WallTime: 1314931834.782059] hello world 1314931834.78
[INFO] [WallTime: 1314931835.784853] hello world 1314931835.78
[INFO] [WallTime: 1314931836.788106] hello world 1314931836.79
這就表示釋出(Publisher)節點已經正確的運行了。接下來執行listener節點:
$ rosrun beginner_tutorials listener
這時候會看到如下資訊:
[INFO] [WallTime: 1314931969.258941] /listener_17657_1314931968795I heard hello world 1314931969.26
[INFO] [WallTime: 1314931970.262246] /listener_17657_1314931968795I heard hello world 1314931970.26
[INFO] [WallTime: 1314931971.266348] /listener_17657_1314931968795I heard hello world 1314931971.26
[INFO] [WallTime: 1314931972.270429] /listener_17657_1314931968795I heard hello world 1314931972.27
[INFO] [WallTime: 1314931973.274382] /listener_17657_1314931968795I heard hello world 1314931973.27
[INFO] [WallTime: 1314931974.277694] /listener_17657_1314931968795I heard hello world 1314931974.28
[INFO] [WallTime: 1314931975.283708] /listener_17657_1314931968795I heard hello world 1314931975.28
這說明訂閱節點(listener)已經成功的接收到了釋出節點(talker)釋出的資訊。至此,整個程式結束!
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