Ros学习Day3

今天学到了创建工作空间与功能包。
具体有篇帖子总结的结构很不错，博客地址贴在这里：https://www.cnblogs.com/zhjblogs/p/15686758.html
创建工作空间参考的这篇帖子以及古月老师的ROS入门21讲：https://www.cnblogs.com/AI-ZZH/p/14428944.html

1： 工作空间的概念

工作空间(workspace)是一个存放工程开发相关文件的文件夹。主要分为以下四类：
1：src:代码空间(Source space)
2: build:编译空间(Build space)存放CMake和catkin的缓存信息、配置信息和其他中间文件。
3:devel:开发空间(Development Space)具体就是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。
4:install: 安装空间(Install Space)
且ROS不允许在某个功能包嵌套其他功能包，多个功能包必须平行放置在代码空间中。

具体结构如上图所示。存放功能包（package）。

功能包是ROS文件系统中组织程序文件的基本单元，也就是catkin编译的基本单元。一个 package 下必须包含 CMakeLists.txt 和 package.xml 两个文件：

CMakeLists.txt 文件中规定了功能包的编译规则，包括指定功能包名称，指定编译依赖项，指定要编译的源文件，指定要添加的消息格式文件/服务格式文件/动作格式文件，指定生成的消息/服务/动作，指定头文件搜索目录，指定链接库搜索目录，指定生成的静态链接库文件，指定需要链接的库文件，指定编译生成的可执行文件以及路径等等。
package.xml 文件定义了功能包的属性信息，包括包名，版本号，作者，编译依赖和运行依赖等。
另外，

include 和 src 分别存放头文件（*.h）和源程序文件（*.c/*.cpp等）；
scripts 存放脚本文件（比如Python文件 *.py，shell文件 *.sh）；
launch 存放 launch文件（*.launch），用于批量运行多个可执行文件；
config 存放配置文件（*.yaml等）；
msg以及srv存放自定义的通信格式文件，包括消息（*.msg）、服务（*.srv）
urdf存放定义机器人模型文件（*.urdf）

2 :创建自己的工作空间

2-1创建工作空间：

指令如下：

mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/src 
catkin_init_workspace

mkdir -p : 递归创建目录，即使上级目录不存在，会按目录层级自动创建目录
cd ~/catkin_ws/src 切换目录。
catkin_init_workspace 将当前文件夹，初始化为ROS的workspace。

2-2 编译工作空间

指令如下：

cd ~/catkin_ws/
catkin_make

编译前首先要回到工作空间的根目录: /home/bathwind/catkin_ws, cd .. 是返回上一层目录, pwd(print work directory) 用于显示工作目录。
使用编译命令: catkin_make 编译工作空间, 结果会放在devel 和 install文件夹中，编译后产生build 和 devel两个空间，但还未产生install空间，输入命令: catkin_make install 就会产生install安装空间。

编译完就是这个样子。这时候我们打开文件夹看下结构。

发现产生了build和devel俩个文件夹。输入指令catkin_make install可以产生install文件夹。如下图所示。

2-3 设置环境变量和检查环境变量

输入指令source devel/setup.bash
检查环境变量：echo $ROS_PACKAGE_PATH
下面会看到下图环境变量。

证明这一步没有问题。

2-4 创建功能包以及编译功能包：

首先切换到目录下：cd ~/catkin_ws/src
接下来创建功能包：catkin_create_pkg test_pkg std_msgs rospy roscpp
下面是catkin_create_pkg的具体用法。

 catkin_create_pkg  [depend1] [depend2] [depend3]

下面编译功能包：
编译前首先要回到工作空间的根目录: /home/bathwind/catkin_ws
输入指令：cd ~/catkin_ws
输入编译指令：catkin_make
设置环境变量：source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

3:发布者Publisher的编程实现

可以编写C++或者Python的程序。

创建新的功能包：
cd ~/catkin_ws/src

catkin_create_pkg learning_topic roscpp rospy std_msgs geometry_msgs turtlesim

下面是实现一个发布者的思路：用的古月居老师的例程

1. 初始化ROS节点；
2. 向ROS Master注册节点信息，包括发布的话题名和话题中的消息类型；
3. 创建消息数据；
4. 按照一定频率循环发布消息 首先编写c++的程序：
   /*
   Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
   */

/**

• 该例程将发布/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person
  */

/***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************/

/**
 * 该例程将发布turtle1/cmd_vel话题，消息类型geometry_msgs::Twist
 */

#include 
#include 

int main(int argc, char **argv)
{
    // ROS节点初始化
    ros::init(argc, argv, "velocity_publisher");

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个Publisher，发布名为/turtle1/cmd_vel的topic，消息类型为geometry_msgs::Twist，队列长度10
    ros::Publisher turtle_vel_pub = n.advertise("/turtle1/cmd_vel", 10);

    // 设置循环的频率
    ros::Rate loop_rate(10);

    int count = 0;
    while (ros::ok())
    {
        // 初始化geometry_msgs::Twist类型的消息
        geometry_msgs::Twist vel_msg;
        vel_msg.linear.x = 0.5;
        vel_msg.angular.z = 0.2;

        // 发布消息
        turtle_vel_pub.publish(vel_msg);
        ROS_INFO("Publsh turtle velocity command[%0.2f m/s, %0.2f rad/s]", 
                vel_msg.linear.x, vel_msg.angular.z);

        // 按照循环频率延时
        loop_rate.sleep();
    }

    return 0;
}

下面是python的例程：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

########################################################################
####          Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).          ###
########################################################################

# 该例程将发布turtle1/cmd_vel话题，消息类型geometry_msgs::Twist

import rospy
from geometry_msgs.msg import Twist

def velocity_publisher():
    # ROS节点初始化
    rospy.init_node('velocity_publisher', anonymous=True)

    # 创建一个Publisher，发布名为/turtle1/cmd_vel的topic，消息类型为geometry_msgs::Twist，队列长度10
    turtle_vel_pub = rospy.Publisher('/turtle1/cmd_vel', Twist, queue_size=10)

    #设置循环的频率
    rate = rospy.Rate(10) 

    while not rospy.is_shutdown():
        # 初始化geometry_msgs::Twist类型的消息
        vel_msg = Twist()
        vel_msg.linear.x = 0.5
        vel_msg.angular.z = 0.2

        # 发布消息
        turtle_vel_pub.publish(vel_msg)
        rospy.loginfo("Publsh turtle velocity command[%0.2f m/s, %0.2f rad/s]", 
                vel_msg.linear.x, vel_msg.angular.z)

        # 按照循环频率延时
        rate.sleep()

if __name__ == '__main__':
    try:
        velocity_publisher()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

下面我们在相应的文件夹建立相应的程序。并且在运行c++程序的时候要注意设置CMakelists.txt.我们要打开位于src下的CMakelists.txt，设置编译规则，
将下面俩句话复制进去。

add_executable(velocity_publisher src/velocity_publisher.cpp)
target_link_libraries(velocity_publisher ${catkin_LIBRARIES})

这里面要注意上面指令的cpp的名字要和你程序文件的名字保持一致。add_executable的作用是把你的cpp变为可执行文件。target_link_libraries是连接相应的库。
下面回到根目录进行编译，依次输入以下指令：

catkin_make
source devel/setup.bash

执行完指令后会出现下图：

接下来启动海龟节点，并且启动程序观察海龟是否运动。

这里海龟按照正常的程序轨迹运行，证明我们发布者的功能成功。
接下来运行Python文件。如能正常运行 则成功。