第一章

深蓝学院-运动规划-第9期

第一章 搭建测试环境

1.简介

从零编写一个rviz显示地图的ros工程。为后续验证算法提供测试环境。这部分内容属于ros的基本操作，需要掌握。

2.构建ros工程

内容参考自《ROS理论与实践》：奥特学园

1. 创建工作空间
2. 创建功能包
3. 编辑源文件
4. 编辑配置文件
5. 编译执行

2.1 创建工作空间

mkdir -p catkin_ws1/src
cd catkin_ws1
catkin_make

2.2 创建功能包

cd catkin_ws1/src
catkin_create_pkg grid_path_search roscpp rospy std_msgs
...
//实际上本工程已经给了功能包，不用自己创建

2.3 编辑源文件

需要生成node的源文件，里边必然有main函数，因为每个节点都是一个可执行程序。

#include "ros/ros.h"
//举例如
int main(int argc, char *argv[])
{
    //执行 ros 节点初始化
    ros::init(argc,argv,"hello");
    //创建 ros 节点句柄(非必须)
    ros::NodeHandle n;
    //控制台输出 hello world
    ROS_INFO("hello world!");

    return 0;
}

2.4 编辑配置文件

编辑功能包下的CMakeLists.txt文件

add_executable(步骤3的源文件名
  src/步骤3的源文件名.cpp
)
target_link_libraries(步骤3的源文件名
  ${catkin_LIBRARIES}
)

2.5 编译执行

//编译
cd catkin_ws1
catkin_make
    
//启动roscore
roscore
    
//执行节点
cd catkin_ws1
source ./devel/setup.bash
rosrun 包名 节点名

2.6 vscode中编译ros

快捷键 ctrl + shift + B 调用编译，选择:catkin_make:build，可以点击配置设置为默认，修改.vscode/tasks.json 文件。

下次直接ctrl + shift + B即可在vscode中编译。

{
// 有关 tasks.json 格式的文档，请参见
    // https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=733558
    "version": "2.0.0",
    "tasks": [
        {
            "label": "catkin_make:debug", //代表提示的描述性信息
            "type": "shell",  //可以选择shell或者process,如果是shell代码是在shell里面运行一个命令，如果是process代表作为一个进程来运行
            "command": "catkin_make",//这个是我们需要运行的命令
            "args": [],//如果需要在命令后面加一些后缀，可以写在这里，比如-DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES=“pac1;pac2”
            "group": {"kind":"build","isDefault":true},
            "presentation": {
                "reveal": "always"//可选always或者silence，代表是否输出信息
            },
            "problemMatcher": "$msCompile"
        }
    ]
}

2.7编写launch文件

ROS是多进程(节点)的分布式框架，一个完整的ROS系统实现：

可能包含多台主机；
每台主机上又有多个工作空间(workspace)；
每个的工作空间中又包含多个功能包(package)；
每个功能包又包含多个节点(Node)，不同的节点都有自己的节点名称；
每个节点可能还会设置一个或多个话题(topic)

使用 launch 文件，可以一次性启动多个 ROS 节点。

在功能包内新建文件夹launch,新建xxx.launch文件。

在功能包grid_path_searcher中，包含了两个节点（有几个add_executable就有几个节点）：

• demo_node
• random_complex

2.7.1 launch常用语法

详细讲解参考赵虚左老师的讲义

graph LR A("lanuch") B("node") C("include") D("remap") E("param") F("rosparam") G("group") H("arg") A --- B A --- C A --- D A --- E A --- F A --- G A --- H B -- 节点所属的包 --> pkg=包名 B -- 节点类型及与之相同名称的可执行文件 -->type=nodeType B -- 在ROS网络拓扑中节点的名称 --> name=nodeName B -- 将参数传递给节点 --> args=xx B -- 日志发送目标 --> M("output=log|screen") D --- from原始话题to目标名称 E --- param("<param>标签主要用于在参数服务器上设置参数，参数源可以在标签中通过 value 指定，也可以通过外部文件加载，在<node>标签中时，相当于私有命名空间") H --- arg("<arg>标签是用于动态传参，类似于函数的参数，可以增强launch文件的灵活性")

2.7.2 launch实例

graph LR subgraph 功能包 pkg1(grid_path_searcher) pkg2(waypoint_generator) plugin(rviz_plugins) end subgraph node node1(demo_node) node2(random_complex) node3(waypoint_generator) end pkg1 --> node1 pkg1 --> node2 pkg2 --> node3 plugin --> librviz_plugins.so

<launch>

<arg name="map_size_x" default="20.0"/>
<arg name="map_size_y" default="20.0"/>
<arg name="map_size_z" default=" 10.0"/>

<arg name="start_x" default=" 0.0"/>
<arg name="start_y" default=" 0.0"/>
<arg name="start_z" default=" 1.0"/>
  <!--启动grid_path_search包的demo_node节点-->
  <node pkg="grid_path_searcher" type="demo_node" name="demo_node" output="screen" required = "true">
      <remap from="~waypoints"       to="/waypoint_generator/waypoints"/>
      <remap from="~map"             to="/random_complex/global_map"/> 

      <param name="map/margin"       value="0.0" />
      <param name="map/resolution"   value="0.2" />
      <param name="map/x_size"       value="$(arg map_size_x)"/>
      <param name="map/y_size"       value="$(arg map_size_y)"/>
      <param name="map/z_size"       value="$(arg map_size_z)"/>

      <param name="planning/start_x" value="$(arg start_x)"/>
      <param name="planning/start_y" value="$(arg start_y)"/>
      <param name="planning/start_z" value="$(arg start_z)"/>
  </node>
  <!--启动grid_path_search包的random_complex节点-->
  <node pkg ="grid_path_searcher" name ="random_complex" type ="random_complex" output = "screen">    
    
      <param name="init_state_x"   value="$(arg start_x)"/>
      <param name="init_state_y"   value="$(arg start_y)"/>

      <param name="map/x_size"     value="$(arg map_size_x)" />
      <param name="map/y_size"     value="$(arg map_size_y)" />
      <param name="map/z_size"     value="$(arg map_size_z)" />

      <param name="map/circle_num" value="40"/>        
      <param name="map/obs_num"    value="300"/>        
      <param name="map/resolution" value="0.1"/>        

      <param name="ObstacleShape/lower_rad" value="0.1"/>
      <param name="ObstacleShape/upper_rad" value="0.7"/>
      <param name="ObstacleShape/lower_hei" value="1.0"/>
      <param name="ObstacleShape/upper_hei" value="3.0"/>

      <param name="CircleShape/lower_circle_rad"   value="0.6"/>        
      <param name="CircleShape/upper_circle_rad"   value="2.0"/>        

      <param name="sensing/rate"   value="0.5"/>        
  </node>
  <!--启动waypoint_generator包的waypoint_generator节点-->
  <node pkg="waypoint_generator" name="waypoint_generator" type="waypoint_generator" output="screen">
      <remap from="~goal" to="/goal"/>
      <param name="waypoint_type" value="manual-lonely-waypoint"/>    
  </node>

</launch>