【ROS 机器人快速入门】

在使用 ROS 时，一般开发流程可以分为以下几个主要步骤：

1. 安装和环境配置

• 安装 ROS：通过官方教程安装适合的 ROS 版本（如 ROS Noetic、ROS2 Humble）。
• 设置环境变量：
  • 在 ~/.bashrc 中添加：

    source /opt/ros/<distro>/setup.bash
    

  • 替换 <distro> 为对应版本，如 noetic 或 humble。

2. 创建工作空间

ROS 使用工作空间（workspace）管理代码。常用的工作空间管理工具是 catkin（ROS1）或 colcon（ROS2）。

• ROS1:

  mkdir -p ~/catkin_ws/src
  cd ~/catkin_ws
  catkin_make  # 或者使用 catkin build
  

• ROS2:

  mkdir -p ~/ros2_ws/src
  cd ~/ros2_ws
  colcon build
  

• 配置工作空间环境（在 ~/.bashrc 中添加）：

  source ~/catkin_ws/devel/setup.bash  # ROS1
  source ~/ros2_ws/install/setup.bash  # ROS2
  

3. 开发 ROS 包

ROS 项目通过包（package）组织。以下是创建和开发包的基本步骤：

创建 ROS 包

• ROS1:

  cd ~/catkin_ws/src
  catkin_create_pkg <package_name> [dependencies]
  

• ROS2:

  cd ~/ros2_ws/src
  ros2 pkg create <package_name> --dependencies [dependencies]
  

开发代码

1. 编辑源代码： 在 src 目录中编写节点（Node）代码，通常使用 C++ 或 Python。

   • C++：放在 src/ 文件夹。
   • Python：放在 scripts/ 文件夹，并赋予可执行权限：

     chmod +x scripts/<your_script>.py
     

2. 编辑 CMakeLists.txt 或 package.xml：

   • 添加依赖项、设置构建规则。

4. 构建工作空间

• ROS1:

  cd ~/catkin_ws
  catkin_make  # 或者 catkin build
  

• ROS2:

  cd ~/ros2_ws
  colcon build
  

5. 运行 ROS

启动 ROS 主节点

• ROS1:

  roscore
  

• ROS2（不需要显式启动，DDS 通信中会自动启动类似功能）。

运行节点

• ROS1:

  rosrun <package_name> <node_name>
  

• ROS2:

  ros2 run <package_name> <node_name>
  

启动文件（launch files）

如果有多个节点需要同时启动，使用 launch 文件：

• ROS1:

  roslaunch <package_name> <launch_file.launch>
  

• ROS2:

  ros2 launch <package_name> <launch_file.launch>
  

6. 调试和工具使用

• 调试工具：

  • rostopic：查看和发布话题消息。

    rostopic list  # 列出所有话题
    rostopic echo /topic_name  # 查看某个话题的数据
    

  • rosservice：管理服务（ROS1）。
  • rqt：图形化工具查看节点、话题关系。

    rqt_graph
    

  • ROS2 等效命令：
    • ros2 topic list
    • ros2 topic echo
    • ros2 node list

• 日志查看：

  • ROS1:

    roslog
    

  • ROS2:

    ros2 log
    

7. 运行结果验证

• 测试节点是否正确发布/订阅消息，使用 rostopic 或 rqt_graph。
• 测试服务是否正常响应，使用 rosservice 或 ros2 service。

8. 高级开发

• 编写自定义消息和服务：
  • 定义 .msg 和 .srv 文件，运行 catkin_make 或 colcon build 生成对应的代码。
• 多工作空间叠加：
  • 使用多个工作空间时，依次 source 各个工作空间的 setup.bash。
• 集成传感器和硬件：
  • 使用现成的驱动包（如激光雷达、摄像头）。
• 仿真环境：
  • 使用 Gazebo 或 RViz 进行仿真和可视化。

9. 部署和测试

• 在真实机器人或目标平台上部署节点。
• 配置启动文件和参数，确保系统按预期工作。

总结

1. 创建工作空间和包。
2. 编写和编译代码。
3. 运行节点和调试。
4. 仿真或真实硬件部署。
5. 优化和测试系统。

这是一个典型的 ROS 开发流程。通过熟悉这些步骤，你可以有效地完成机器人系统的开发与调试。