ROS通信模式编程

编程语言 2023-06-25 19:55:38 阅读次数: 0

文章目录

实验环境

ubuntu18.04
ROS Melodic Morenia

一、话题、服务模式编程

1.1创建工作空间

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

在这里插入图片描述
编译工作空间

cd ..
catkin_make

在这里插入图片描述

设置环境变量

source devel/setup.bash
echo $ROS_PACKAGE_PATH

在这里插入图片描述

创建功能包

cd ~/comm_ws/src
catkin_create_pkg learning_communication std_msgs rospy roscpp

编译功能包

catkin_make
source ~/comm_ws/devel/setup.bash

1.2 话题编程

步骤：

创建发布者

  • 初始化ROS节点
  • 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
  • 按照一定频率循环发布消息

创建订阅者

  • 初始化ROS节点
  • 订阅需要的话题
  • 循环等待话题消息，接受到消息后进行回调函数
  • 回调函数中完成消息处理

添加编译选项

  • 设置需要编译的代码和生成的可执行文件
  • 设置链接库
  • 设置依赖

运行可执行程序

1.2.1 talker.cpp

#include<sstream>
#include"ros/ros.h"
#include"std_msgs/String.h"
int main(int argc,char **argv)
{
    
    
	//ROS节点初始化
	ros::init(argc,argv,"talker");
	//创建节点句柄
	ros::NodeHandle n;
	//创建一个Publisher，发布名为chatter的topic，消息类型为std_msgs::String
	ros::Publisher chatter_pub=n.advertise<std_msgs::String>("chatter",1000);
	//设置循环的频率
	ros::Rate loop_rate(10);
	int count=0;
	while(ros::ok())
	{
    
    
		//初始化std_msgs::String类型的消息
		std_msgs::String msg;
		std::stringstream ss;
		ss<<"hello world"<<count;
		msg.data=ss.str();
		//发布消息
		ROS_INFO("%s",msg.data.c_str());
		chatter_pub.publish(msg);
		//循环等待回调函数
		ros::spinOnce();
		//接受循环频率延时
		loop_rate.sleep();
		++count;
	}
	return 0;
}

1.2.2 listener.cpp

#include"ros/ros.h"
#include"std_msgs/String.h"
//接收到订阅的消息，会进入消息的回调函数
void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
    
    
	//将接收到的消息打印处理
	ROS_INFO("I heard:{%s}",msg->data.c_str());
}
int main(int argc,char **argv)
{
    
    
	//初始化ROS节点
	ros::init(argc,argv,"listener");
	//创建节点句柄
	ros::NodeHandle n;
	//创建一个Subscriber，订阅名为chatter的topic，注册回调函数chatterCallback
	ros::Subscriber sub=n.subscribe("chatter",1000,chatterCallback);
	//循环等待回调函数
	ros::spin();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

设置CMakeLists.txt文件

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

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

在这里插入图片描述

1.2.3 编译

cd ~/comm_ws/
catkin_make

在这里插入图片描述

1.2.4 运行可执行文件

新开的终端需要配置：source devel/setup.bash
在这里插入图片描述

1.2.5 自定义话题消息
定义msg文件

mkdir ~/comm_ws/src/learning_communication/msg
cd ~/comm_ws/src/learning_communication/msg
vim Person.msg

string name
uint8 sex
uint8 age

uint8 unknown=0
uint8 male=1
uint8 female=2

在这里插入图片描述

在package.xml中添加功能包依赖

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

修改CMakeLists.txt
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

编译
在这里插入图片描述
查看自定义消息

source devel/setup.sh 
rosmsg show Person

在这里插入图片描述

1.3 服务编程

1.3.1 定义服务请求与应答的方式
定义srv文件

mkdir ~/comm_ws/src/learning_communication/srv
cd ~/comm_ws/src/learning_communication/srv
vim AddTwoInts.srv

int64 a
int64 b
---
int64 sum

在package.xml中添加功能包依赖

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

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
步骤：

创建服务器

  • 初始化ROS节点
  • 创建Serve实例
  • 循环等待服务请求，进入回调函数
  • 在回调函数中完成服务功能的处理，并反馈应答数据

创建客户端

  • 初始化ROS节点
  • 创建一个Client实例
  • 发布服务请求数据
  • 等待Serve处理之后的应答结果

添加编译选项

  • 设置需要编译的代码和生成的可执行文件
  • 设置链接库
  • 设置依赖

运行可执行程序

1.3.2 server.cpp

#include<ros/ros.h>
#include"learning_communication/AddTwoInts.h"
//service回调函数，输入参数req，输出参数res
bool add(learning_communication::AddTwoInts::Request &req,learning_communication::AddTwoInts::Response &res)
{
    
    
	//将输入的参数中的请求数据相加，结果放到应答变量中
	res.sum=req.a+req.b;
	ROS_INFO("request: x=%1d,y=%1d",(long int)req.a,(long int)req.b);
	ROS_INFO("sending back response:[%1d]",(long int)res.sum);
	return true;
}
int main(int argc,char **argv)
{
    
    
	//ROS节点初始化
	ros::init(argc,argv,"add_two_ints_server");
	//创建节点句柄
	ros::NodeHandle n;
	//创建一个名为add_two_ints的server,注册回调函数add()
	ros::ServiceServer service=n.advertiseService("add_two_ints",add);
	//循环等待回调函数
	ROS_INFO("Ready to add two ints.");
	ros::spin();
	return 0;
}

1.3.3 client.cpp

#include<cstdlib>
#include<ros/ros.h>
#include"learning_communication/AddTwoInts.h"
int main(int argc,char **argv)
{
    
    
	//ROS节点初始化
	ros::init(argc,argv,"add_two_ints_client");
	//从终端命令行获取两个加数
	if(argc!=3)
	{
    
    
		ROS_INFO("usage:add_two_ints_client X Y");
		return 1;
	}
	//创建节点句柄
	ros::NodeHandle n;
	//创建一个client，请求add_two_ints_service
	//service消息类型是learning_communication::AddTwoInts
	ros::ServiceClient client=n.serviceClient<learning_communication::AddTwoInts>("add_two_ints");
	//创建learning_communication::AddTwoInts类型的service消息
	learning_communication::AddTwoInts srv;
	srv.request.a=atoll(argv[1]);
	srv.request.b=atoll(argv[2]);
	//发布service请求，等待加法运算的应答请求
	if(client.call(srv))
	{
    
    
		ROS_INFO("sum: %1d",(long int)srv.response.sum);
	}
	else
	{
    
    
		ROS_INFO("Failed to call service add_two_ints");
		return 1;
	}
	return 0;
}

在这里插入图片描述

设置CMakeLists.txt文件

add_executable(server src/server.cpp)
target_link_libraries(server ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(server ${PROJECT_NAME}_gencpp)

add_executable(client src/client.cpp)
target_link_libraries(client ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(client ${PROJECT_NAME}_gencpp)

1.3.4 编译

在这里插入图片描述
1.3.5 运行可执行文件
要先运行server，再运行client

roscore
rosrun learning_communication server
rosrun learning_communication client

在这里插入图片描述

二. ROS动作编程

练习ROS动作编程：客户端发送一个运动坐标，模拟机器人运动到目标位置的过程。包括服务端和客户端的代码实现，要求带有实时位置反馈。

2.1 turtleMove.cpp

创建小乌龟移动的“服务文件”turtleMove.cpp
在这里插入图片描述

2.2 turtleMoveClient.cpp

在这里插入图片描述

#include <actionlib/client/simple_action_client.h>
#include "learning_communication/TurtleMoveAction.h"
#include <turtlesim/Pose.h> 
#include <turtlesim/Spawn.h>
#include <geometry_msgs/Twist.h>
 
typedef actionlib::SimpleActionClient<learning_communication::TurtleMoveAction> Client;
 
struct Myturtle
{
    
    
    float x;
    float y;
    float theta;
}turtle_present_pose;
 
// 当action完成后会调用该回调函数一次
void doneCb(const actionlib::SimpleClientGoalState& state,
        const learning_communication::TurtleMoveResultConstPtr& result)
{
    
    
    ROS_INFO("Yay! The TurtleMove is finished!");
    ros::shutdown();
}
 
// 当action激活后会调用该回调函数一次
void activeCb()
{
    
    
    ROS_INFO("Goal just went active");
}
 
// 收到feedback后调用该回调函数
void feedbackCb(const learning_communication::TurtleMoveFeedbackConstPtr& feedback)
{
    
    
    ROS_INFO(" present_pose : %f  %f  %f", feedback->present_turtle_x,
                   feedback->present_turtle_y,feedback->present_turtle_theta);
}
 
int main(int argc, char** argv)
{
    
    
    ros::init(argc, argv, "TurtleMove_client");
 
    // 定义一个客户端
    Client client("TurtleMove", true);
 
    // 等待服务器端
    ROS_INFO("Waiting for action server to start.");
    client.waitForServer();
    ROS_INFO("Action server started, sending goal.");
 
    // 创建一个action的goal
    learning_communication::TurtleMoveGoal goal;
    goal.turtle_target_x = 1;
    goal.turtle_target_y = 1;
    goal.turtle_target_theta = 0;
 
    // 发送action的goal给服务器端，并且设置回调函数
    client.sendGoal(goal,  &doneCb, &activeCb, &feedbackCb);
 
    ros::spin();
 
    return 0;
}

2.3 创建action文件夹

在功能包目录下创建action文件夹，并在此文件夹下创建TurtleMove.action文件
在这里插入图片描述

# Define the goal
float64 turtle_target_x  # Specify Turtle's　target position
float64 turtle_target_y
float64 turtle_target_theta
---
# Define the result
float64 turtle_final_x
float64 turtle_final_y
float64 turtle_final_theta
---
# Define a feedback message
float64 present_turtle_x
float64 present_turtle_y
float64 present_turtle_theta

2.4 修改文件

修改CMakeList.txt文件

add_executable(turtleMoveClient src/turtleMoveClient.cpp)
target_link_libraries(turtleMoveClient ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(turtleMoveClient ${PROJECT_NAME}_gencpp)
add_executable(turtleMove src/turtleMove.cpp)
target_link_libraries(turtleMove ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(turtleMove ${PROJECT_NAME}_gencpp)

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

修改package.xml文件

<build_depend>message_generation</build_depend>
<build_depend>actionlib</build_depend>
<build_depend>actionlib_msgs</build_depend>
  
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>
<exec_depend>actionlib</exec_depend>
<exec_depend>actionlib_msgs</exec_depend>

2.5 编译

在这里插入图片描述

2.6 运行

在四个终端按顺序分别运行下面命令

roscore
rosrun turtlesim turtlesim_node
rosrun learning_communication turtleMove
rosrun learning_communication turtleMoveClient

在这里插入图片描述

三、分布式通信

在两台电脑上演示ROS的分布式通信

3.1 主机

两台电脑保证在一个局域网内，输入命令查看主机ip

ifconfig

开启ros

roscore

新建一个终端，输入

export ROS_IP=xxx.xxx.xxx							#本机IP
export ROS_MASTER_URI=http://xxx.xxx.xxx:11311/		#主机IP
rosrun turtlesim turtlesim_node
source ~/.bashrc

3.2 从机

开启一个终端，输入

export ROS_IP=X.X.X.X 						#本机ip
export ROS_MASTER_URI=http://x.x.x.x:11311	#主机IP
source ~/.bashrc
rosrun turtlesim turtle_teleop_key

3.3 运行结果

在这里插入图片描述

四、总结

ros 进行动作编程是进行嵌入式开发的一个核心步骤，也是帮助我们更好的了解机器学习的一项重要基础，通过动作编程，我们可以了解到机器人是如何进行我们人类行为得规划的，这也为我们未来进入人工智能打下一个良好的开端。

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转载自blog.csdn.net/qq_52187415/article/details/129598891
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