《鸿蒙机器人编程》3-实践课-动手编译及运行第一个ROS程序-实训指南

实践课-动手编译及运行第一个ROS程序课程内容：本节将对Turtlesim功能包进行简单解读，了解功能包结构，创建及编译工作空间，了解launch文件作用及roslaunch命令使用。教学目标：了解Turtlesim功能包结构掌握工作空间运行机制掌握launch文件使用一．功能包解析1.Turtlesim功能包结构Turtlesim功能包下主要有images、include、launch、msg、srv、src、tutorials活页夹及CMakeLists.txt和package.xml文件。Images--海龟图片，用于程序加载和显示Include--功能包头文件launch--启动的配置文件msg、srv--topic和service的数据类型定义文件src--海龟绘制的源代码文件tutorials--控制海龟运动的源代码文件功能包共有四个node：turtlesim_node：用来绘制窗口及turtlesim，并通过topic和service提供了控制turtlesim的相关接口；teleop_turtle_key：利用turtlesim的相关接口用键盘控制turtlesim的运动；draw_square：利用相关接口控制turtlesim给出矩形轨迹；mimic：提供了复制海龟运动的接口。后三个node是控制turtlesim的三种方式示例，放在tutorials文件夹。2.核心代码简单解读①TurtleApp类节点turtlesim_node的入口在turtlesim.cpp中，通过QApplication的继承类TurtleApp实现QT程序的初始化，并完成了node的初始化；创建TurtleFrame对象，显示窗口；最后通过QApplication::exec()进入事件循环。node的实例化使用了boost的智能指针，因为在包含档turtle_frame.h中已经进行了对NodeHandle实例化，所以此处使用了reset()，以保证智能指针的正常自动销毁。使用智能指针保证了NodeHandle同一实例对象在TurtleFrame类中的正常使用。具体代码如下：②TurtleFrame类TurtleFrame继承自QFrame类，实现有框架的窗口部件。其主要作用是窗口部件与事件管理、海龟图片加载显示。它提供了clear、reset、spawn、kill四个service用来提供海龟的生成与销毁等操作调用接口。clearCallback通过调用clear函数，用预定的背景色重绘窗口。但并未对海龟图片作任何操作，也就是说只重置背景及清除海龟运动轨迹。实现如下：resetCallback先清空存放海龟对象的map，再重新生成海龟，最后调用clear函数。实现如下：spawnCallback通过spawnTurtle函数以服务调用请求的位置、朝向及名字参数生成海龟。此处会对海龟命名重名给出出错提示。实现如下：killCallback就是删除指定名的海龟，实际是通过key清除存放海龟对象map的相应条目，调用update()实现重绘。实现如下：QT绘制事件及ROS事件QT绘制事件通过update()手动触发或窗口变动自动触发，然后通过重写的paintEvent虚函数槽实现绘制。实现如下：ROS事件通过QT的信号槽机制以16ms为周期进行，用onupdate()函数槽实现。③Turtle类实际上海龟的运动是通过海龟图片的平移与旋转实现的。具体代码在Turtle类中，共有一个订阅的TOPIC、两个发布的TOPIC及三个SERVICE。订阅的TOPIC为：cmd_velcmd_vel：订阅海龟控制的速度信息发布的TOPIC为：pose、color_sensorpose：发布海龟的位置、朝向、及线速度和角速度color_sensor：发布海龟底层的颜色三个服务为：set_pen、teleport_relative、teleport_absoluteset_pen：为设置画笔颜色及宽度的服务接口teleport_relative：以相对位置控制海龟运动teleport_absolute：以绝对位置控制海龟运动turtle对象创建中，同时以生成的海龟名为参数对NodeHandle进行了实例化，所以上面提到的发布的TOPIC及提供的SERVICE都是有海龟名这个命名空间的。二.创建及编译工作空间$mkdir-pcatkin_ws/src在终端上，利用cd命令进入工作空间，然后用catkin_make编译。$cd~/catkin_ws

$catkin_make或$cd~/catkin_ws$catkin_make-DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES=“turtlesim”1.将项目源代码中的turtlesim功能包复制到工作空间的src目录下2.编译turtlesim功能包$cd~/catkin_ws

$catkin_make3.新建终端，运行roscore$roscore4.动手运行ROS节点，控制小乌龟运动运行小乌龟节点$sourcedevel/setup.bash$rosrunturtlesimturtlesim_node查看发布的TOPIC及其数据和提供的服务，rostopic和rosservice工具$rostopiclist让海龟作圆周运动(可使用rqt工具)：$rostopicpub-r10/turtle1/cmd_velgeometry_msgs/Twist'{linear:{x:0.2,y:0,z:0},angular:{x:0,y:0,z:0.3}}'生成新的海龟(可使用rqt工具)：$roservicecallspawn330myturtle启动键盘控制：$rosrunturtlesimturtle_teleop_key5.查看launch文件，运行roslaunch启动launch文件：$roslau