《鴻蒙機(jī)器人編程》3-實(shí)踐課-動手編譯及運(yùn)行第一個ROS程序-實(shí)訓(xùn)指南

實(shí)踐課-動手編譯及運(yùn)行第一個ROS程序課程內(nèi)容：本節(jié)將對Turtlesim功能包進(jìn)行簡單解讀，了解功能包結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建及編譯工作空間，了解launch文件作用及roslaunch命令使用。教學(xué)目標(biāo)：了解Turtlesim功能包結(jié)構(gòu)掌握工作空間運(yùn)行機(jī)制掌握launch文件使用一．功能包解析1.Turtlesim功能包結(jié)構(gòu)Turtlesim功能包下主要有images、include、launch、msg、srv、src、tutorials活頁夾及CMakeLists.txt和package.xml文件。Images--海龜圖片，用于程序加載和顯示Include--功能包頭文件launch--啟動的配置文件msg、srv--topic和service的數(shù)據(jù)類型定義文件src--海龜繪制的源代碼文件tutorials--控制海龜運(yùn)動的源代碼文件功能包共有四個node：turtlesim_node：用來繪制窗口及turtlesim，并通過topic和service提供了控制turtlesim的相關(guān)接口；teleop_turtle_key：利用turtlesim的相關(guān)接口用鍵盤控制turtlesim的運(yùn)動；draw_square：利用相關(guān)接口控制turtlesim給出矩形軌跡；mimic：提供了復(fù)制海龜運(yùn)動的接口。后三個node是控制turtlesim的三種方式示例，放在tutorials文件夾。2.核心代碼簡單解讀①TurtleApp類節(jié)點(diǎn)turtlesim_node的入口在turtlesim.cpp中，通過QApplication的繼承類TurtleApp實(shí)現(xiàn)QT程序的初始化，并完成了node的初始化；創(chuàng)建TurtleFrame對象，顯示窗口；最后通過QApplication::exec()進(jìn)入事件循環(huán)。node的實(shí)例化使用了boost的智能指針，因?yàn)樵诎瑱nturtle_frame.h中已經(jīng)進(jìn)行了對NodeHandle實(shí)例化，所以此處使用了reset()，以保證智能指針的正常自動銷毀。使用智能指針保證了NodeHandle同一實(shí)例對象在TurtleFrame類中的正常使用。具體代碼如下：②TurtleFrame類TurtleFrame繼承自QFrame類，實(shí)現(xiàn)有框架的窗口部件。其主要作用是窗口部件與事件管理、海龜圖片加載顯示。它提供了clear、reset、spawn、kill四個service用來提供海龜?shù)纳膳c銷毀等操作調(diào)用接口。clearCallback通過調(diào)用clear函數(shù)，用預(yù)定的背景色重繪窗口。但并未對海龜圖片作任何操作，也就是說只重置背景及清除海龜運(yùn)動軌跡。實(shí)現(xiàn)如下：resetCallback先清空存放海龜對象的map，再重新生成海龜，最后調(diào)用clear函數(shù)。實(shí)現(xiàn)如下：spawnCallback通過spawnTurtle函數(shù)以服務(wù)調(diào)用請求的位置、朝向及名字參數(shù)生成海龜。此處會對海龜命名重名給出出錯提示。實(shí)現(xiàn)如下：killCallback就是刪除指定名的海龜，實(shí)際是通過key清除存放海龜對象map的相應(yīng)條目，調(diào)用update()實(shí)現(xiàn)重繪。實(shí)現(xiàn)如下：QT繪制事件及ROS事件QT繪制事件通過update()手動觸發(fā)或窗口變動自動觸發(fā)，然后通過重寫的paintEvent虛函數(shù)槽實(shí)現(xiàn)繪制。實(shí)現(xiàn)如下：ROS事件通過QT的信號槽機(jī)制以16ms為周期進(jìn)行，用onupdate()函數(shù)槽實(shí)現(xiàn)。③Turtle類實(shí)際上海龜?shù)倪\(yùn)動是通過海龜圖片的平移與旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的。具體代碼在Turtle類中，共有一個訂閱的TOPIC、兩個發(fā)布的TOPIC及三個SERVICE。訂閱的TOPIC為：cmd_velcmd_vel：訂閱海龜控制的速度信息發(fā)布的TOPIC為：pose、color_sensorpose：發(fā)布海龜?shù)奈恢?、朝向、及線速度和角速度color_sensor：發(fā)布海龜?shù)讓拥念伾齻€服務(wù)為：set_pen、teleport_relative、teleport_absoluteset_pen：為設(shè)置畫筆顏色及寬度的服務(wù)接口teleport_relative：以相對位置控制海龜運(yùn)動teleport_absolute：以絕對位置控制海龜運(yùn)動turtle對象創(chuàng)建中，同時以生成的海龜名為參數(shù)對NodeHandle進(jìn)行了實(shí)例化，所以上面提到的發(fā)布的TOPIC及提供的SERVICE都是有海龜名這個命名空間的。二.創(chuàng)建及編譯工作空間$mkdir-pcatkin_ws/src在終端上，利用cd命令進(jìn)入工作空間，然后用catkin_make編譯。$cd~/catkin_ws

$catkin_make或$cd~/catkin_ws$catkin_make-DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES=“turtlesim”1.將項(xiàng)目源代碼中的turtlesim功能包復(fù)制到工作空間的src目錄下2.編譯turtlesim功能包$cd~/catkin_ws

$catkin_make3.新建終端，運(yùn)行roscore$roscore4.動手運(yùn)行ROS節(jié)點(diǎn)，控制小烏龜運(yùn)動運(yùn)行小烏龜節(jié)點(diǎn)$sourcedevel/setup.bash$rosrunturtlesimturtlesim_node查看發(fā)布的TOPIC及其數(shù)據(jù)和提供的服務(wù)，rostopic和rosservice工具$rostopiclist讓海龜作圓周運(yùn)動(可使用rqt工具)：$rostopicpub-r10/turtle1/cmd_velgeometry_msgs/Twist'{linear:{x:0.2,y:0,z:0},angular:{x:0,y:0,z:0.3}}'生成新的海龜(可使用rqt工具)：$roservicecallspawn330myturtle啟動鍵盤控制：$rosrunturtlesimturtle_teleop_key5.查看launch文件，運(yùn)行roslaunch啟動launch文件：$roslau