ROS中的关键组件

一、roslaunch

roslaunch是一个用于自动启动一系列ROS节点的命令行工具,从表面上看该命令和rosrun相似。但是roslaunch操作launch文件而不是节点,launch文件是描述一组节点以及它们话题重映射和参数的XML文件。根据规范,这些文件具有.launch后缀。

每个<node>标签包括了声明ROS图中节点的名字属性,该节点所在的包名,以及节点的类型,也就是可执行程序的文件名。

除此之外,roslaunch还有许多特性,例如通过ssh启动网络中其他计算机上程序的能力,以及在节点崩溃后自动重启节点的功能。roslaunch一个最重要的特性,是在终端中按下Ctrl+c快捷键,可以结束roslaunch之中所有的节点。Ctrl+c快捷键在UNIX系统中常用于强制结束程序,roslaunch也遵循这一规范,按下时,结束所有包含的节点,并且结束本身。

一个简单的roslaunch文件如下所示:

<launch>

    <node name="demo" pkg="demo_package"

          type="demo_pub" output="screen"/>

    <node name="demo" pkg="demo_package"

          type="demo_sub" output="screen"/>

</launch>

1.roslaunch标签

launch标签就像一个大括号,规定了一片区域,所有的launch文件都由<launch>开头,由</launch>结尾,所有的描述标签都要写在<launch></launch>之间。

2.node标签

node标签是launch文件里最常见的标签,每个node标签里包括了ROS图中节点的名称属性name、该节点所在的包名pkg以及节点的类型type(其实就是可执行文件的名称,如果是用Python编写的就填写xxx.py,如果是cpp就写编译生成的可执行文件名),在上面的例子中还出现了output这个东西,这个属性在调试阶段很有用,output=“screen”表示了将终端输出转储在当前的控制台上,而不是在日志文件中。

3.重映射

remap标签顾名思义重映射,ROS支持topic的重映射,remap标签里包含一个original-name和一个new-name,及原名称和新名称。

如果拿到一个节点,这个节点订阅了"chatter"topic,然而你自己写的节点只能发布到"demo/chatter"topic,由于这两个topic的消息类型是一致的,你想让这两个节点进行通讯,那么可以在launch文件中这样写:

<remap from="chatter" to="demo/chatter">

(其余部分待研究)

二、tf坐标系

对于一个机器人,机器人系统通常具有许多随时间变化的3D坐标系,例如世界坐标系(world frame),基准坐标系(base frame),夹具坐标系(gripper frame),头部坐标系(head frame)等。tf包可以随时记录所有这些坐标系,并可以解决如下问题:

5秒前,机器人头部坐标系相对于世界(全局)坐标系的关系是什么样的?

机器人夹取的物体相对于机器人的中心坐标的位置是什么?

机器人中心坐标系相对于全局坐标系的位置在哪里?

(其余部分待研究)

三、rviz

RVIZ是一个强大的可视化工具,可以看到机器人的传感器和内部状态。

操作步骤:

1.启动ROS master,打开master服务器。

roscore  

2.配置ROS启用重放数据中的时间而非本机时间,影响整个系统所有时间API的输出结果。在默认情况下,ROS使用ubuntu系统的时间,也就是墙上时钟时间(wall clock)。但我们重播一个记录历史文件时,里面记录的是历史时间,所以我们需要告诉ROS从现在起开始启用模拟时间。

rosparam set use_sim_time true  

3.下载ROS提供的激光数据采集记录文件

wget http://pr.willowgarage.com/data/gmapping/basic_localization_stage.bag  

4.启动gmapping, 并监听 scan_base topic发来的消息。该topic是由模拟器发布的。

rosrun gmapping slam_gmapping scan:=base_scan  

5.启动模拟器重放激光数据

6.启动RViz,点击 add 按钮(左下方) ,在弹出的列表中选择 map,点击OK,这时开始展现一个空的地图

rosbag play --clock basic_localization_stage.bag  

7.最关键的一步,要告诉RViz  生成map信息的topic是什么。我们前面讲到过,gmapping输出的topic是 map,如下图配置,立即就可以看到地图的动态建立了。

rosrun rviz rviz

8.随着时间的推进,慢慢的整个地图就显示出来了

(调试未成功)

四、gazebo

而Gazebo则是三维平面的模拟器,可以自己在地图上添加几何体。 

1.先安装turltebot,启动Gazebo模拟器。

roslaunch turtlebot_gazebo turtlebot_world.launch

2.这样就启动成功了,第一次启动可能要等个几分钟或十几分钟,因为要从网络上获取模型的更新,如果打开后发现窗口中什么都没有,则看看终端有没没有说是在获取更新之类的信息。

sudo apt-get install ros-indigo-turtlebot-apps ros-indigo-turtlebot-rviz-launchers

3.接下来控制模拟机器人移动,通过键盘控制

roslaunch turtlebot_teleop keyboard_teleop.launch-screen

4.接着在开一个rviz,Gazebo相当于模拟现实世界,而RViz获得对周围的事物的传感器信息。接下来创建地图。

roslaunch turtlebot_gazebo gmapping_demo.launch

(调试未成功)

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