ROS从入门到精通(三) ROS核心架构、常用指令与计算图

目录

1 ROS核心架构

ROS工程的架构如图所示

其中的核心概念阐述如下：

1.1 工作空间

工作空间是存放工程开发文件的地方，可能包含多个功能包，其中又细分为四个子空间：

• 源码空间：源码空间包含了功能包源代码
• 编译空间：编译空间存放编译源码空间产生的缓存信息和中间文件
• 开发空间：开发空间存放已编译文件，为工程提供了测试环境；
• 安装空间：安装空间存放开发完毕并通过测试的构建目标。

1.2 功能包

功能包是ROS的基本功能单元，可能包含多个节点，其中包含工程文件主体

• CMakeLists.txt：配置编译规则，比如源文件、依赖项、链接库# 依赖项include_directories(include${catkin_INCLUDE_DIRS})# 源文件add_executable(helloworld helloworld.cpp)# 链接库target_link_libraries(helloworld${catkin_LIBRARIES})
• package.xml：包信息，比如包名、版本、作者<pacakge> 根标记文件<name> 包名<version> 版本号<description> 内容描述<maintainer> 维护者<license> 软件许可证<buildtool_depend> 编译构建工具，ROS中为catkin<depend> 指定依赖项为编译、导出、运行需要的依赖，等价于<build_depend>+<exec_depend><build_depend> 编译依赖项<build_export_depend> 导出依赖项<exec_depend> 运行依赖项<test_depend> 测试用例依赖项<doc_depend> 文档依赖项
• scripts：存储脚本文件，例如python源码或.sh脚本
• src： 存储C++源文件
• include：存储.h头文件
• msg：存储消息文件
• srv：存储服务文件
• action：存储动作文件
• launch：存储启动文件，可一次性运行多个节点
• config：存储配置信息

其中，**

package.xml

与

CMakeLists.txt

非常重要，前者作为功能包入口声明依赖关系；后者解析

.xml

并执行具体的查找依赖、链接库等行为**，文件缺失或错误配置都会导致编译失败。

2 ROS常用指令

2.1 ROS-bash相关

• roscore``````# 启动节点管理器 roscore
• rosrun``````#运行单个节点 rosrun <pkg><node># <node>位于<pkg>中
• rosnode``````# 显示当前运行的ROS节点信息 rosnode list # 获得当前运行节点列表rosnode info <node># 获得特定节点信息rosnode ping<node># 测试特定节点是否连通rosnode kill<node># 终止特定节点
• rosbag``````# 话题录制与复现 rosbag record [-a][-O <bag>]#话题录制。[-a]将录制所有话题，[-O]将记录的话题输出到<name>文件rosbag play <bag># 回放<bag>中录制的话题rosbag info <bag># 显示<bag>信息
• rospack``````# 查看功能包rospack list # 列出所有功能包rospack find<pkg># 查找某个功能包是否存在，如果存在返回安装路径
• roscd``````# 进入某个功能包roscd <pkg>
• rosls``````# 列出某个功能包下的所有文件rosls <pkg>
• roslaunch``````# 执行功能包的启动文件roslaunch <pkg><.launch>roslaunch <.launch>

2.2 ROS-通信相关

• rostopic``````# 显示当前ROS中的话题信息 rostopic list # 获得当前话题列表rostopic info <topic># 获得特定话题信息rostopic pub <topic><msg># 向话题<topic>中发布一则消息rostopic pub -r <num><topic><msg># 向话题<topic>中以num/s的频率发布消息rostopic echo<topic># 打印话题数据到终端
• rosmsg``````# 显示当前ROS中的消息rosmsg list # 获得ROS已定义的消息列表rosmsg show <msg># 显示消息<msg>的格式rosmsg package <pkg># 显示功能包<pkg>的所有消息
• rosservice``````# 显示当前ROS中的服务 rosservice list # 获得当前服务列表rosservice info <srv># 获得特定服务信息rosservice call <srv>[post]# 用数据[post]调用服务<srv>
• rossrv``````# 显示当前ROS中的服务数据rossrv list # 列出所有服务信息rossrv show <srv># 显示服务<srv>的格式rossrv package <pkg># 显示功能包<pkg>的所有服务消息
• rosparam``````# 向ROS参数服务器获取或注册参数rosparam set<key><val># 向ROS参数服务器注册参数rosparam get <key># 向ROS参数服务器获取参数rosparam load <file># 从外部文件加载参数到ROS参数服务器rosparam dump <file># 将ROS参数服务器参数写出到外部文件rosparam delete <key># ROS参数服务器删除参数rosparam list # 列出所有参数

2.3 catkin编译系统相关

• catkin_create_pkg``````# 创建一个ROS功能包(depend为依赖)catkin_create_pkg <pkg>[depend1 depend2 ...]
• catkin_make``````# 创建和初始化工作空间、编译功能包catkin_make 用catkin编译一个工程只需catkin_make指令，编译系统会自动完成编译和链接过程，构建生成目标文件。
• catkin_find``````# 显示当前所有工作空间[功能包]的路径# (若未source devel/setup.bash则不会被定位)catkin_find [pkg]

3 ROS动态计算图rqt

运行ROS工程后，不同功能包的不同节点将产生错综复杂的通信，不再是第一节中静态的文件分布与存储结构，动态计算图功能包

rqt

就是用来分析当前ROS工程通信情况的工具，其中的

rqt_graph

能够创建一个显示当前系统运行情况的动态图形，以点对点的网络形式表现数据交互过程。

举例

运行海龟测试代码

rosrun turtlesim turtlesim_node
rosrun turtlesim turtle_teleop_key

启动

rqt

rqt_graph 

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