CMakeList.txt 文件中的基本配置不再赘述

代码模板

c++ 模板

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#include "ros/ros.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");
    ros::init(argc,argv,"");
    ros::NodeHandle nh;

    return 0;
}

python 模板

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#! /usr/bin/env python

import rospy

if __name__ == "__main__":
	rospy.init_node("")

ROS通信机制

先创建一个启动乌龟界面的launch文件

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<launch>
    <!-- 乌龟GUI -->
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtle1" output = "screen"/>
    <!-- 键盘控制 -->
    <node pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" name="turtle_key" output = "screen" />
</launch>

实操1 话题发布

需求描述：编码实现乌龟运动控制，让小乌龟做圆周运动

实现分析：

  1. 乌龟运动控制实现，关键节点有两个，一个是乌龟运动显示节点 turtlesim_node，另一个是控制节点，二者是订阅发布模式实现通信的，乌龟运动显示节点直接调用即可，运动控制节点之前是使用的 turtle_teleop_key 通过键盘控制，现在需要自定义控制节点
  2. 控制节点自实现时，首先需要了解控制节点与显示节点通信使用的话题与消息，可以使用ros命令结合计算图来获取
  3. 了解了话题与消息之后，通过 C++ 或 Python 编写运动控制节点，通过指定的话题，按照一定的逻辑发布消息即可

实现流程：

  1. 通过计算图结合ros命令获取话题与消息信息
  2. 编码实现运动控制节点
  3. 启动 roscore、turtlesim_node 以及自定义的控制节点，查看运行结果

话题与消息获取

先启动键盘控制乌龟运动案例

  1. 话题获取

    通过 rostopic 列出话题

    1
    rostopic list

    或者通过计算图查看话题，启动计算图

    1
    rqt_graph
    image-20250523203511067

    -> /turtle1/cmd_vel 传递运动指令

  2. 消息获取

    获取消息类型：

    1
    2
    rostopic type /turtle1/cmd_vel
    // rostopic info /turtle1/cmd_vel

    info 命令下也显示type

    type: geometry_msgs/Twist

  3. 获取消息格式

    1
    rosmsg info geometry_msgs/Twist

    输出:

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    geometry_msgs/Vector3 linear
      float64 x
      float64 y
      float64 z
    geometry_msgs/Vector3 angular
      float64 x
      float64 y
      float64 z

    inear(线速度) ：xyz分别对应在x、y和z方向上的速度(单位是 m/s)

    angular(角速度)：xyz分别对应x轴上的翻滚、y轴上俯仰和z轴上偏航的速度(单位是rad/s)

    弧度：单位弧度定义为圆弧长度等于半径时的圆心角

    在ros中顺时针弧度为 - ，逆时针为 +，值的范围在[-π,π]

于是可以通过直接发布指令做到简单实现

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rostopic pub -r 10 /turtle1/cmd_vel [TAB补齐]

实现发布节点

创建功能包需要依赖的功能包: roscpp rospy std_msgs geometry_msgs

c++

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/*
	topic(已知: /turtle1/cmd_vel)
    消息类型(已知: geometry_msgs/Twist)
    
    实现流程:
        1.包含头文件
        2.初始化 ROS 节点
        3.创建节点句柄
        4.创建发布者对象
        5.发布逻辑
        6.spinOnce()
*/

#include "ros/ros.h"
#include "geometry_msgs/Twist.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    ros::init(argc,argv,"circle_control");
    ros::NodeHandle nh;
    ros::Publisher pub = nh.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle1/cmd_vel",1000);
    geometry_msgs::Twist msg;

    msg.linear.x = 1.0;
    msg.linear.y = 1.0;
    msg.linear.z = 0.0;
    msg.angular.x = 0.0;
    msg.angular.y = 0.0;
    msg.angular.z = 1.0;

    ros::Rate rate(10);
    while(ros::ok())
    {
        pub.publish(msg);
        rate.sleep();
        ros::spinOnce();
    }
    return 0;

}

python

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#! /usr/bin/env python

import rospy
from geometry_msgs.msg import Twist

if __name__ == "__main__":

    rospy.init_node("circle_control_p")
    pub = rospy.Publisher("/turtle1/cmd_vel",Twist,queue_size=1000)
    rate = rospy.Rate(10)
    msg = Twist()  // 注意这里要()

    msg.linear.x = 1.0
    msg.linear.y = 0.0
    msg.linear.z = 0.0

    msg.angular.x = 0.0
    msg.angular.y = 0.0
    msg.angular.z = 1.0

    while not rospy.is_shutdown():
        pub.publish(msg)
        rate.sleep

实操2 话题订阅

需求描述：turtlesim中的乌龟显示节点，会发布当前乌龟的位姿(窗体中乌龟的坐标以及朝向)，要求控制乌龟运动，并时时打印当前乌龟的位姿

实现分析：

  1. 首先，需要启动乌龟显示以及运动控制节点并控制乌龟运动
  2. 要通过ROS命令，来获取乌龟位姿发布的话题以及消息
  3. 编写订阅节点，订阅并打印乌龟的位姿

实现流程:

  1. 通过ros命令获取话题与消息信息
  2. 编码实现位姿获取节点
  3. 启动 roscore、turtlesim_node 、控制节点以及位姿订阅节点，控制乌龟运动并输出乌龟的位姿

话题与消息获取

先启动键盘控制乌龟运动案例

  1. 话题获取

    1
    rostopic list

    -> /turtle1/pose 存储乌龟位置

  2. 获取消息类型

    1
    rostopic info  /turtle1/pose

    -> type: turtlesim/Pose

  3. 获取消息格式

    1
    rosmsg info turtlesim/Pose

    响应结果：

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    float32 x
    float32 y
    float32 theta
    float32 linear_velocity
    float32 angular_velocity

实现订阅节点

需要增添功能包turtlesim

在package.xml中增添

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<build_depend>turtlesim</build_depend>
<exec_depend>sturtlesim</exec_depend>

在CMakeLsit.txt中增添

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find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  geometry_msgs
  roscpp
  rospy
  std_msgs
  turtlesim //增添包
)

c++

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/*
    话题名称 /turtle1/pose
    消息类型 turtlesim/Pose
    
    实现流程:
        1.包含头文件
        2.初始化 ROS 节点
        3.创建 ROS 句柄
        4.创建订阅者对象
        5.回调函数处理订阅的数据
        6.spin
*/

#include "ros/ros.h"
#include "turtlesim/Pose.h"

void doPose(const turtlesim::Pose::ConstPtr &pose){
    ROS_INFO("乌龟的位姿信息: \n坐标(%.2f,%.2f)\n朝向(%.2f)\n线速度:%.2f\n角速度:%.2f",
    pose->x,pose->y,pose->theta,pose->linear_velocity,pose->angular_velocity);
}


int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");
    ros::init(argc,argv,"sub_pose");
    ros::NodeHandle nh;
    ros::Subscriber sub = nh.subscribe("/turtle1/pose",1000,doPose);
    ros::spin();
    return 0;
}

python

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#! /usr/bin/env python

import rospy
from turtlesim.msg import Pose

def doPose(pose):
    rospy.loginfo("乌龟的位姿信息: \n坐标(%.2f,%.2f)\n朝向(%.2f)\n线速度:%.2f\n角速度:%.2f",
                pose.x,pose.y,pose.theta,pose.linear_velocity,pose.angular_velocity)

if __name__ == "__main__":
    rospy.init_node("sub_pose_p")
    sub = rospy.Subscriber("/turtle1/pose",Pose,doPose,queue_size=1000)
    rospy.spin()

代码中容易错误的地方：话题名是/turtle1/pose ，注意这个1

实操3 服务调用

需求描述：编码实现向 turtlesim 发送请求，在乌龟显示节点的窗体指定位置生成一乌龟，这是一个服务请求操作

实现分析:

  1. 首先，需要启动乌龟显示节点
  2. 要通过ROS命令，来获取乌龟生成服务的服务名称以及服务消息类型
  3. 编写服务请求节点，生成新的乌龟

实现流程:

  1. 通过ros命令获取服务与服务消息信息
  2. 编码实现服务请求节点
  3. 启动 roscore、turtlesim_node 、乌龟生成节点，生成新的乌龟

服务名称与服务消息获取

  1. 获取话题

    1
    rosservice list

    -> /spawn

  2. 获取服务消息类型

    1
    rosservice info /spawn

    type: turtlesim/Spawn

    Args: x y theta name

  3. 获取服务消息格式

    1
    rossrv info turtlesim/Spawn

    响应结果:

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    float32 x
    float32 y
    float32 theta
    string name
    ---
    string name

也可以简单实现增添乌龟

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rosservice call /spawn [TAB补齐]

c++

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/*
    服务话题 /spawn
    服务消息类型 turtlesim/Spawn

    实现流程:
        1.包含头文件
          需要包含 turtlesim 包下资源，注意在 package.xml 配置
        2.初始化 ros 节点
        3.创建 ros 句柄
        4.创建 service 客户端
        5.等待服务启动
        6.发送请求
        7.处理响应
*/

#include "ros/ros.h"
#include "turtlesim/Spawn.h"


int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");
    ros::init(argc,argv,"service_call");
    ros::NodeHandle nh;
    ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<turtlesim::Spawn>("/spawn");
    turtlesim::Spawn spawn;
    spawn.request.x = 1.0;
    spawn.request.y = 4.0;
    spawn.request.theta = 1.57;
    spawn.request.name = "turtlec";

    // ros::service::waitForService("/spawn");
    client.waitForExistence();
    bool flag = client.call(spawn);
    // 7.处理响应结果
    if (flag)
    {
        ROS_INFO("新的乌龟生成,名字:%s",spawn.response.name.c_str());
    } else {
        ROS_INFO("乌龟生成失败！！！");
    }
    return 0;
}

python

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#! /usr/bin/env python

import rospy
from turtlesim.srv import Spawn,SpawnRequest,SpawnResponse 

if __name__ == "__main__":
	
    rospy.init_node("service_call_p")
    client = rospy.ServiceProxy("/spawn",Spawn)
    request = SpawnRequest()
    request.x = 4.0
    request.y = 1.0
    request.theta = 1.57
    request.name = "turtlep"
    client.wait_for_service()
    try:
        response = client.call(request)
        rospy.loginfo("乌龟创建成功!，叫:%s",response.name)
    except:
        rospy.loginfo("服务调用失败")

可能会出现因为重复命名的异常

实操4 参数设置

需求描述: 修改turtlesim乌龟显示节点窗体的背景色，已知背景色是通过参数服务器的方式以 rgb 方式设置的

实现分析:

  1. 首先，需要启动乌龟显示节点[注意这里不启动launch文件]
  2. 要通过ROS命令，来获取参数服务器中设置背景色的参数
  3. 编写参数设置节点，修改参数服务器中的参数值

实现流程:

  1. 通过ros命令获取参数
  2. 编码实现服参数设置节点
  3. 启动 roscore、turtlesim_node 与参数设置节点，查看运行结果

参数名获取

获取参数列表：

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rosparam list

响应结果：

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/turtle1/background_b
/turtle1/background_g
/turtle1/background_r
/turtlesim/background_b
/turtlesim/background_g
/turtlesim/background_r

方式1：命令行实现

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rosparam set /turtlesim/background_r 自定义数值
rosparam set /turtlesim/background_g 自定义数值
rosparam set /turtlesim/background_b 自定义数值

修改相关参数后，重启 turtlesim_node 节点，背景色就会发生改变了

方式2：代码

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#include "ros/ros.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");
    ros::init(argc,argv,"color");
    ros::NodeHandle nh;
    nh.setParam("/turtlesim/background_r",0);
    nh.setParam("/turtlesim/background_g",0);
    nh.setParam("/turtlesim/background_b",0);
    
    // ros::NodeHandle nh("turtlesim"); //加上命名空间
	// nh.setParam("background_r",0);
    // nh.setParam("background_g",0);
    // nh.setParam("background_b",0);
    return 0;
}

python

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#! /usr/bin/env python

import rospy

if __name__ == "__main__":
    rospy.init_node("color_p")
    rospy.set_param("/turtlesim/background_r",255)
    rospy.set_param("/turtlesim/background_g",255)
    rospy.set_param("/turtlesim/background_b",255)