Linux常用命令及古月居Ros讲学习记录

Linux常用命令

#cd 未指定路径则返回主目录
cd <目录路径>

#pwd 返回当前工作目录的绝对路径
pwd

#mkdir 创建文件夹
mkdir [选项]<目录名称>
mkdir test 

# ls 列出目录的内容
ls

# touch 创建文件或者改变文件或者目录时间
touch [选项]<文件名称>

#mv/cp 移动/复制文件，mv也可以用于给文件改名
mv / cp <源文件> <目标文件>

#rmdir/rm 前一个只能删除空文件夹，后一个加上-r可以删除非空文件夹，不加为删除文件
rmdir xxx
rm -r xxx
rm xxx.txt

# df -m :以兆字节为单位查看磁盘使用报告
#du ：查看文件占用的空间

# sudo 以管理员身份运行

#diff 比较两个文件的差异，输出不匹配的行
diff file1.ext file2.ext

# chmod 是另一个 Linux 命令，用于更改文件和目录的读取，写入和执行权限
chmod 777 file.ext

#ping 检查与服务器的连接状态
ping google.com

# echo 将文本 “Hello, my name is John”添加到 name.txt的文件中
echo Hello, my name is John >> name.txt

# top 类似于任务管理器

#wget xxx（url）下载链接

# hostname 输出用户名

常用命令

rosrun
rostopic
rosservice
rosnode
rosparam
rosmsg
rossrv

Ros核心概念及常用命令

Nodes, Topics, Messages，Service常用命令

rqt_graph：显示当前节点及topic

rosnode list：列出所有节点（rosout节点每个都有，可以忽略）

rosnode info /turtlesim：列出节点的信息

rostopic list：列出所有Topic

rostopic pub -r 10 cmd_vel geometry_msgs/Twist：发布话题

rostopic echo cmd_vel：打印消息

rostopic hz cmd_vel：显示话题发布速率

rostopic info cmd_vel ：列出topic信息

rosmsg show geometry_msgs/Twist：显示消息结构

rosservice call ：请求服务

例子

rosnode list ：列出所有节点（rosout节点每个都有，可以忽略）

rosnode info /turtlesim：列出节点的信息

rostopic：相关指令如下：

按两次tab键会自动补全

rosservice list

服务端都是海龟仿真器，终端都是客户端去请求服务

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请求服务会有返回值

节点与节点管理器

• 节点（Node）：执行单元

  • 执行某一个具体任务的进程，可以理解为一个可执行文件
  • 不同节点可以使用不同的语言，分布式运行在不同的主机
  • 每一个节点必须具备一个唯一的名称

• 节点管理器（RosMaster）：控制中心

  • 为节点提供命名和注册
  • 为两个节点之间建立连接（类似于婚姻介绍所）
  • 提供参数服务器，运行是的各种参数（全局变量）都储存在其中

Ros的两种通信方式（Topic和Service）

• 话题（Topic）： 异步通信机制
  • 节点间用来传输数据的总线
  • 使用发布/订阅模型，从发布者传输到订阅者，可以有多个订阅者
• 消息（Message）：话题数据
  • 具有一定类型和数据结构，ros提供有标准的数据类型，也可自定义
  • 使用与编程语言无关的.msg文件定义，编译过程中生成对应的代码文件

• 服务（Service）：同步通信机制（ེ类似于TCP通信）
  • 使用客户端/服务器（C/S），客户端发送请求数据，服务端处理后返回应答数据；
  • 使用编程语言无关的.srv文件定义请求和应答数据结构，编译过程中生成对应的代码文件

• 话题与服务的区别

话题发布者尽量只有一个，订阅者可以有多个，如果多个发布者可能会造成数据混乱

参数（静态）

• 参数（Parameter）：全局共享字典
  • 可通过网络访问的共享、多变量字典；
  • 节点使用此服务器来存储和检索运行时的参数；
  • 适合存储静态、非二进制配置参数，不适合存储动态配置的数据，如需要ros有设置动态参数储存的功能可以自行了解

Ros文件系统

• 功能包（Package）：ROS软件中的基本单元，包含节点源码、配置文件、数据定义等
• 功能包清单（Package manifest）：记录功能包的基本信息，包含作者信息、许可信息、依赖选项、编译标志等
• 元功能包（Meta Package）：组织多个用于同一目的功能包

工作空间（Workspace）

存放工程开发相关文件的文件夹

文件结构

• src：代码空间（Source Space）
• build：编译空间（྆Build Space ）存放编译过程中的文件，一般不需要去管
• devel：开发空间（Development Space）编译生成的可执行文件、库都在这里
• install：安装空间（Install Space）类似于devel

ros2已经取消devel，开发时只需要用devel，开发完成用install

创建工作空间

mkdir -p ~/catkin_ws/src && cd catkin_ws/src
catkin_init_workspace # optionally init catkin workspace（一般不用）
wstool init # init .rosinstall file
catkin_make #编译工作空间
#如果想要产生install文件（开发完后给用户）
catkin_make install
source devel/setup.bash #添加到环境变量

把仓库添加到工作空间

roscd; cd ../src
wstool set repo_name \
--git http://github.com/org/repo_name.git \
--version=melodic-devel
wstool up

更新工作空间依赖

sudo rosdep init  # only once
resdep update
rosdep install --from-paths src --ignore-src \
--rosdistro=${R0OS_DISTRO} -y

功能包

创建功能包

cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg package_name [dependencies ... ]
#catkin_create_pkg test_pkg std_msg roscpp rospy
#编译功能包
cd ~/catkin_ws
catkin_make
souce cd ~/catkin_ws/devel/setup.bash

功能包的文件夹

一定会有CmakeList.txt（编译规则）和paclage.xml（编译的依赖）两个文件

文件名	功能
include/package_name	C++ header files
Src	Socurce files. Python libraries in subdirectories
scripts	Python nodes and scripts
msg, srv, action	Message, Service, and Action definitions

Release Repo Packages

catkin_generate_changelog
# review & commit changelogs
catkin_prepare_release
bloom-release --track kinetic --ros-distro kinetic repo_name

Reminders

• Testable logic
• Publish diagnostics
• Desktop dependencies in a separate package

话题发布

C++实现

/**
 * 该例程将发布turtle1/cmd_vel话题，消息类型geometry_msgs::Twist
 */
 
#include <ros/ros.h>
#include <geometry_msgs/Twist.h>

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<geometry_msgs::Twist>("/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;
}

修改CMakeLists.txt文件

add_executable(velocity_publisher src/velocity_publisher.cpp) #将src/velocity_publisher.cpp文件编译成名为velocity_publisher的可执行文件
target_link_libraries(velocity_publisher ${catkin_LIBRARIES})#将velocity_publisher链接到ros的库

编译：catkin_make

roscore#终端1
rosrun turtlesim turtlesim_node#终端2
#终端3
source devel/setup.bash
rosrun learning_topic velocity_publisher

可执行文件velocity_publisher在/devel/lib/learning_topic中

python实现

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

python 不需要编译，可以直接用rosrun运行

话题订阅

C++实现

#include <ros/ros.h>
#include "turtlesim/Pose.h"

// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
void poseCallback(const turtlesim::Pose::ConstPtr& msg)
{
    
    
    // 将接收到的消息打印出来
    ROS_INFO("Turtle pose: x:%0.6f, y:%0.6f", msg->x, msg->y);
}

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

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个Subscriber，订阅名为/turtle1/pose的topic，注册回调函数poseCallback
    ros::Subscriber pose_sub = n.subscribe("/turtle1/pose", 10, poseCallback);

    // 循环等待回调函数
    ros::spin();

    return 0;
}

C++需要修改CmakeLists.txt文件，和上面的发布者相同。

python实现

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# 该例程将订阅/turtle1/pose话题，消息类型turtlesim::Pose
import rospy
from turtlesim.msg import Pose

def poseCallback(msg):
    rospy.loginfo("Turtle pose: x:%0.6f, y:%0.6f", msg.x, msg.y)

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

	# 创建一个Subscriber，订阅名为/turtle1/pose的topic，注册回调函数poseCallback
    rospy.Subscriber("/turtle1/pose", Pose, poseCallback)

	# 循环等待回调函数
    rospy.spin()

if __name__ == '__main__':
    pose_subscriber()

话题消息的定义与使用

话题定义的几个步骤：

### Messages,Services
These go after find_packagel(), but before catkin_package[].

Example:
- find_package(`catkin REQUIRED COMPONENTS message_generation std_msgs`)
- add_message_files(`FILES MyMessage.msg`)
- add_service_files(`FILES MyService.msg`)
- generate_messages(`DEPENDENCIES std_msgs`)
- catkin_package(`CATKIN_DEPENDS message_runtime std_msgs`)


### Build Libraries, Executables

Goes after the `catkin_package()` call.
add_library(`${PROJECT_NAME} src/main`)
add_executable(`${PROJECT_NAME} node src/main`)
target_link_libraries(`${PROJECT_NAME}_node ${catkin_LIBRARIES}`)

### Package Dependencies
To use headers or libraries in a package, or to use a package's exported CMake macros, express a build-time dependency:
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp)

Tell dependent packages what headers or libraries to pull in when your package is declared as a catkin component:

catkin_package(
INCLUDE_DIRS include
LIBRARIES ${PROJECT_NAME}
CATKIN_DEPENDS roscpp)

Note that any packages listed as CATKIN_DEPENDS dependencies must also be declared as a <run_depend> in package.xml.

1）定义xxx.msg文件

2）在package.xml中添加功能包依赖

<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

3）在CmakeLists.txt文件添加编译选项

• find_package( … message_generation)
• add_message_files(FILES Person.msg)
  generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)
• catkin_package(… message_runtime)

4）用catkin_make编译文件

5）编写发布者和订阅者

• C++发布者，需要导入头文件，修改注册topic时的消息类型，其他的地方和调用ros的消息类型一样

/**
 * 该例程将发布/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person
 */
 
#include <ros/ros.h>
#include "learning_topic/Person.h"

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

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个Publisher，发布名为/person_info的topic，消息类型为learning_topic::Person，队列长度10
    ros::Publisher person_info_pub = n.advertise<learning_topic::Person>("/person_info", 10);

    // 设置循环的频率
    ros::Rate loop_rate(1);

    int count = 0;
    while (ros::ok())
    {
    
    
        // 初始化learning_topic::Person类型的消息
    	learning_topic::Person person_msg;
		person_msg.name = "Tom";
		person_msg.age  = 18;
		person_msg.sex  = learning_topic::Person::male;

        // 发布消息
		person_info_pub.publish(person_msg);

       	ROS_INFO("Publish Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", 
				  person_msg.name.c_str(), person_msg.age, person_msg.sex);

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

    return 0;
}

订阅者和之前相比完全相同

注意：
需要修改CmakeLists.txt文件添加编译选项

add_executable(person_publisher src/person_publisher.cpp)
target_link_libraries(person_publisher ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_publisher ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)

add_executable(person_subscriber src/person_subscriber.cpp)
target_link_libraries(person_subscriber ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_subscriber ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)

python的实现方法和之前的完全一样

launch启动

launch文件：通过XML文件实现多节点的配置和启动（可自动启动Ros Master）

launch文件语法

<launch>:launch文件中的根元素采用<launch>标签定义

<node>
- pkg：节点所在的功能包名称
- type：节点的可执行文件名称
- name：节点运行时的名称，这个可以自己去，会取代掉初始化时的节点名字，同一个可执行文件用不同的名字会产生两个
- output、respawn、reqiured、ns、args

<launch>
	#启动节点
    <node pkg="package_name" type="executable_name" name="node_name" output="screen" />
</launch>

例子：

<launch>
    <node pkg="learning_topic" type="person_subscriber" name="talker" output="screen" />
    <node pkg="learning_topic" type="person_publisher" name="listener" output="screen" /> 
</launch>

Installation

install{
    
    TARGETS ${PROJECT_NAME}
	DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_LIB_DESTINATION})
install{
    
    TARGETS ${PROJECT_NAME} node
	DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION})
install(PROGRAMS scripts/myscript
	DESTINATION ${CATKIN_ PACKAGE_BIN_DESTINATION})
install{
    
    (DIRECTORY launch
	DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_SHARE_DESTINATION})

RUNNING SYSTEM

Run ROS using plain:roscore

Alternatively, roslaunch will run its own roscore automatically if it can’t find one:

roslaunch my_package package_launchfile. launch

Suppress this behaviour with the --wait flag.

Remote Connection

Master’s ROS environment:

• ROS_IP or ROS_HOSTNAME set to this machine’s network address.
• ROS_MASTER_URI set to URI containing that IP or hostname.

Your environment:

• ROS_IP or ROS_HOSTNAME set to your machine’s network address.
• ROS_MASTER_URI set to the URI from the master.

To debug, check ping from each side to the other, run roswtf on each side.

ROS Console

Adjust using rqt_logger_level and monitor via rqt_console. To enable debug output across sessions, edit the $HOME/ . ros/config/rosconscle. config

and add a line for your package:
log4dj. logger.ros.package_name=DEBUG

And then add the following to your session:
export ROSCONSOLE_CONFIG_FILE=$HOME/.ros/config/rosconsole.config
Use the roslaunch --screen flag to force all node output to the screen, as if
each declared had the ocutput=“screen” attribute.

参考：

古月居 Ros入门21讲