ROS系统 创建工作空间与功能包

ROS

• ​​学习目标：​​
• ​​学习内容：​​

• ​​使用环境​​

• ​​操作步骤：​​

• ​​基本命令​​

• ​​二、使用步骤​​

• ​​创建工作空间​​
• ​​编译工作空间​​
• ​​创建功能包​​

• ​​使用C++执行程序​​

• ​​编写源文件​​
• ​​编辑功能包下的 Cmakelist.txt文件​​

• ​​修改目标链接库​​

• ​​编译编写源码文件​​
• ​​设置环境变量​​
• ​​执行ROS功能包​​

• ​​使用Python执行程序​​

• ​​编写源文件​​
• ​​编辑功能包下的 Cmakelist.txt文件​​
• ​​编译编写源码文件​​
• ​​执行ROS功能包​​

• ​​总结​​

• ​​创建功能包​​
• ​​工作空间的覆盖​​
• ​​配置变量环境​​
• ​​设置Python文件可执行权限​​

学习目标：

ROS 工作空间与功能包的创建

学习内容：

1、 创建工作空间
2、 创建功能包
3、 配置功能包
4、 编译功能包

使用环境

• VMware Workstation Pro：15.5.0
• ubuntu：18.04.5
• ROS：melodic
• Python：3.6.9
• gcc：7.5.0

操作步骤：

ROS中的程序即使使用不同的编程语言，实现流程大致如下：

1. 创建工作空间
2. 编译工作空间
3. 创建ROS功能包
4. 进入ROS包的src目录编辑源文件
5. 编辑功能包下的Cmakelist.txt文件
6. 进入工作空间目录并编译（Python无需编译）
7. 配置环境变量
8. 启动ROS Master 和 执行编写的源文件

基本命令

• cd [file_name]：进入某一文件路径
• cd … ：返回上一级目录
• ls：列出当前路径下的所有文件
• rospack find [package_name]：返回所要找的包的路径
• roscd：将当前路径设置为某一个 ROS 包或栈的路径或其子路径
• pwd：显示出当前
• roscd log：将路径设置为 ROS 存储日志文件的路径。
• rosls [locationname[/subdir]]：直接将路径改为某个包下的某个子目录
• TAB键，相当于Eclipse里面的 ALT+/。但没有ALT+/ 功能那么强大，只能在路径唯一时才会自动出来。
• 
  

二、使用步骤

创建工作空间

mkdir -p ~/工作空间名称/src

例如：创建一个名称为 catkin_ws 的工作空间

mkdir -p ~/catkin_ws/src

进入到创建的 catkin_ws 工程目录中

cd ~/catkin_ws/src

初始化了工作空间，创建了一个 catkin_ws 空间，在该空间下有一个 src 文件夹

catkin_init_workspace

初始化工作空间后，会在src目录中生成一个 CMakeLists.txt 文件，生成这个文件说明当前路径已经是ROS的工作空间了。

编译工作空间

注：在编译工作空间时，需要在工作空间的根目录执行编译命令。

cd ~/catkin_ws/

编译工作空间下所有功能包的源码。

catkin_make

编译完成后会生成 build 和 devel文件夹。

build文件夹中的内容，存放编译的二进制文件。

devel文件夹中的内容，存放开发中的可执行文件和库

此时还缺少一个 install 文件夹，需要执行以下指令，便可自动生一个 install 文件夹。

catkin_make install

install 文件夹中的内容，用来存放着编译后的可执行文件。

catkin_create_pkg<package_name>[depend1][depend2][depend3]

工作空间是一个存放工程开发相关文件的文件夹。

• src：代码空间
• build：编译空间
• devel：开发空间
• install：安装空间

创建功能包

cd ~/catkin_ws/src

catkin_create_pkg test_pkg std_msgs rospy roscpp

上述命令，会在工作空间下生成一个功能包，该功能包依赖于 rospy 、roscpp与std_msgs

• roscpp：使用C++实现的库
• rospy：使用Python实现的库
• std_msgs ：标准消息库
  创建ROS功能包时，一般都会依赖这三个库实现。
  
  test_pkg中的内容
  
• src：存放自己写的源码。
• include：C++代码头文件，可以存放在这里

使用C++执行程序

编写C++文件放在 test_pkg 功能包的 src目录下

编写源文件

helloworld_c.cpp文件内容

// 1.包含 ros 的头文件
#include "ros/ros.h"

//2.编写 main 函数
int main(int argc, char *argv[]){
    // 3.初始化ros节点
    ros::init(argc, argv, "hello_node"); // 定义节点名称
    // 4.输出日志
    ROS_INFO("hello world");
    
    // 4.输出日志
    return 0;
}

编辑功能包下的 Cmakelist.txt文件

# add_executable(${PROJECT_NAME}_node src/test_pkg_node.cpp)

修改为

add_executable(hello src/helloworld_c.cpp)

• 第一个参数：自定义名称
• 第二参数：指定src目下的cpp文件

修改目标链接库

把以下代码

# target_link_libraries(${PROJECT_NAME}_node
#   ${catkin_LIBRARIES}
# )

改为这样

target_link_libraries(hello
   ${catkin_LIBRARIES}
)

注：hello 为 add_executable()第一个参数映射的名称。

注：如果实在找不到这两个地方，可以从上面把配置信息 粘贴到 ​​​CMakeLists.txt​​文件中的任意空白位置。

修改完这两步以后，保存配置文件。

编译编写源码文件

cd ~/catkin_ws

再次编译工作空间。

catkin_make

设置环境变量

让系统能够找到该工作空间，需要设置环境变量。

source devel/setup.bash

或

source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

以上两种方式都可以设置环境变量

检查环境变量

echo $ROS_PACKAGE_PATH

执行ROS功能包

启动ROS Master

roscore

执行编写的源文件

rosrun test_pkg hello

• test_pkg：为刚创建的功能包名
• hello：为​​CMakeLists.txt​​文件下配置的 add_executable() 映射的cpp文件名

执行成功后输出 hello world

使用Python执行程序

创建存放Python代码的目录

cd ~/catkin_ws/src/test_pkg

创建 scripts 文件夹

mkdir scripts

编写Python文件放在 test_pkg 功能包的 scripts 目录下

cd scripts

编写源文件

创建 helloworld_p.py Python文件

touch helloworld_p.py

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
##指定解释器

#1.导包
import rospy

#2.编写主入口
if __name__ == '__main__':
    #3.初始化ROS节点
    rospy.init_node("hello_world");
    # 4.输出日志
    rospy.loginfo("Hello Python!")

通过以下命令查看Python文件的权限

ls -l

为 Python文件 添加执行权限

chmod +x helloworld_p.py

添加权限后，Python文件可以被执行。

编辑功能包下的 Cmakelist.txt文件

# catkin_install_python(PROGRAMS
#   scripts/my_python_script
#   DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
# )

修改为

catkin_install_python(PROGRAMS
   scripts/helloworld_p.py
   DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
)

设置环境变量

source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

编译编写源码文件

cd ~/catkin_ws

再次编译工作空间。

catkin_make

执行ROS功能包

启动ROS Master

roscore

执行编写的源文件

cd ~/catkin_ws

rosrun test_pkg helloworld_p.py
rosrun 包名 自定义文件名.py

执行成功后输出 hello Python！

总结

创建功能包

• 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。

工作空间的覆盖

• 工作空间的路径依次在ROS_PACKAGE_PATH环境变量中记录
• 新设置的路径在ROS_PACKAGE_PATH中会自动放置在最前端
• 运行时，ROS会有限查找最前端的工作空间中是否存在指定的功能包
• 如果不存在，就顺序向后查找其他工作空间

配置变量环境

source ~/工作空间/devel/setup.bash 可以添加进 .bashrc 文件

• 添加方式1：直接使用gedit或vi编辑.bashrc 文件，文件末尾添加该内容。
• 添加方式2：echo “source ~/工作空间/devel/setup.bash” >> ~/.bashrc

设置Python文件可执行权限

• 第一种方式：

chmod +x helloworld_p.py

• 第二种方式：
  打开文件的属性，找到 权限 一栏，然后勾选
• 允许将文件作为程序执行