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ROS User Guide

目前我们仅提供ROS Noetic的Prebuilt包。

使用ROS Prebuilt包

我们支持的 ROS Noetic 是在 Bianbu 2.0 上构建的,因此,为了避免不必要的环境问题,请您使用 Bianbu 2.0 来开发和使用。prebuilt包含了 ros-noetic-desktop-full 中的所有包。

环境准备

设置语言环境

确保您有一个支持UTF-8的区域设置

locale  # check for UTF-8

sudo apt update && sudo apt install locales
sudo locale-gen en_US en_US.UTF-8
sudo update-locale LC_ALL=en_US.UTF-8 LANG=en_US.UTF-8
export LANG=en_US.UTF-8

locale # verify settings

安装先决条件

  • 安装 ROS Noetic 的依赖库
sudo apt-get install -y \
python-is-python3 \
cmake \
python3-mock \
python3-nose \
google-mock \
libgtest-dev \
python3-catkin-pkg \
python3-empy \
libboost-dev \
python3-pygraphviz \
python3-pydot \
qtbase5-dev \
python3-rospkg \
libconsole-bridge-dev \
python3-defusedxml \
libapr1-dev \
libaprutil1-dev \
libboost-regex-dev \
liblog4cxx-dev \
libboost-system-dev \
libboost-thread-dev \
libbz2-dev \
libboost-filesystem-dev \
libgpgme-dev \
libssl-dev \
libopencv-dev \
libboost-all-dev \
python3-opencv \
uuid-dev \
graphviz \
libpyside2-dev \
libshiboken2-dev \
pyqt5-dev \
python3-pyqt5 \
python3-pyqt5.qtsvg \
python3-pyside2.qtsvg \
python3-sip-dev \
shiboken2 \
qt5-qmake \
liburdfdom-headers-dev \
liborocos-kdl-dev \
libtinyxml-dev \
libtinyxml2-dev \
python3-coverage \
libboost-program-options-dev \
libboost-chrono-dev \
libpoco-dev \
libboost-date-time-dev \
python3-gnupg \
libeigen3-dev \
liblz4-dev \
liborocos-kdl1.5 \
python3-matplotlib \
python3-opengl \
python3-pykdl \
python3-pyqt5.qtopengl \
liburdfdom-dev \
libogre-1.9-dev \
libassimp-dev \
libyaml-cpp-dev \
libgl1-mesa-dev \
libglu1-mesa-dev \
libqt5opengl5-dev \
lm-sensors \
libcurl4-openssl-dev \
tango-icon-theme \
libpcl-dev \
libbullet-dev \
libsdl1.2-dev \
libsdl-image1.2-dev
  • 安装系统Python的依赖库
sudo apt-get install -y \
python3-argcomplete \
python3-babeltrace \
python3-catkin-pkg \
python3-empy \
python3-flake8 \
python3-flake8-builtins \
python3-flake8-comprehensions \
python3-flake8-docstrings \
python3-flake8-import-order \
python3-flake8-quotes \
python3-jsonschema \
python3-lark \
python3-matplotlib \
python3-mypy \
python3-psutil \
python3-pycodestyle \
python3-pydot \
python3-pygraphviz \
python3-pykdl \
python3-pyqt5 \
python3-pyqt5.qtsvg \
python3-pyside2.qtsvg \
python3-pytest \
python3-pytest-cov \
python3-pytest-mock \
python3-pytest-timeout \
python3-sip-dev

如果您想使用rviz,请设置环境变量:

export QT_QPA_PLATFORM=xcb

下载prebuilt包

  • 进入发布页面

  • 下载 Bianbu OS ROS 的最新软件包,在本示例中,它下载位于:~/ros-noetic-desktop-full-linux-riscv64-20240930.tar.gz

提示

随着版本的迭代,可能有多个prebuilt包的下载选项,这可能会导致文件名不同。

安装prebuilt包

  • 解压软件包
sudo mkdir -p /opt/ros/noetic
cd /opt/ros/noetic
sudo tar -xzvf ~/ros-noetic-desktop-full-linux-riscv64-20240930.tar.gz

这会将prebuilt包的文件安装到 /opt/ros/noetic 。建议安装到 /opt/ros/noetic 路径下,使用其他路径会出现一些问题。

解压完成后的文件夹应该如下所示:

➜  ~ ls /opt/ros/noetic
bin env.sh etc include lib local_setup.bash local_setup.sh local_setup.zsh setup.bash setup.sh _setup_util.py setup.zsh share

尝试一些例子

使用 echo $0 确定您使用的是zsh还是bash,本示例中使用的是 zsh。

如果您使用的是 bash,后续示例中的所有 zsh 请替换成 bash ,否则可能导致一些运行时错误。

echo $0
-zsh # 这一行是输出,请不要执行

当您在任意位置打开一个终端时,请使用 source /opt/ros/noetic/setup.zsh 命令更新 ROS 的环境变量。或者将其追加到 ~/.zshrc 文件末尾。

echo "source /opt/ros/noetic/setup.zsh" >> ~/.zshrc

以下示例默认执行了该语句。

小海龟

本示例请在桌面中启动终端运行,使用 ssh 连接的终端无法拉起 turtlesim 的界面

要启动turtlesim,请在终端中输入以下命令:

rosrun turtlesim turtlesim_node

您应该可以看到模拟器窗口弹出,中间有一只随机的海龟

alt text

在终端中的命令下,您将看到来自节点的消息:

QSocketNotifier: Can only be used with threads started with QThread
[INFO] [1727264504.878540498]: Starting turtlesim with node name /turtlesim
[INFO] [1727264504.918640500]: Spawning turtle [turtle1] at x=[5.544445], y=[5.544445], theta=[0.000000]

在另一个终端运行一个新节点来控制第一个节点中的海龟:

rosrun turtlesim turtle_teleop_key

使用键盘上的方向键来控制乌龟。它会在屏幕上移动,用它附带的“笔”画出它到目前为止所经过的路径。

编译自己的包--基本话题通信

1、创建并初始化自己的工作空间

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

您应该可以看到类似如下输出:

Creating symlink "/home/zq-pi2/catkin_ws/src/CMakeLists.txt" pointing to "/opt/ros/noetic/share/catkin/cmake/toplevel.cmake"

执行一次 catkin_make 以验证:

cd ~/catkin_ws
catkin_make

完成后,~/catkin_ws 目录的内容如下:

➜  catkin_ws ls
build devel src

2、创建一个示例包

cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg beginner_tutorials std_msgs rospy roscpp

std_msgs rospy roscpp 是 beginner_tutorials 依赖的包。

这将在 src 下创建一个名为 beginner_tutorials 的标准 ROS 包,其初始包含内容如下:

➜  beginner_tutorials ls
CMakeLists.txt include package.xml src

关于包的更多信息,请参考创建ROS包

3、构建包

首先确保环境变量已经被设置:

source /opt/ros/noetic/setup.zsh

使用 catkin_make 构建包:

cd ~/catkin_ws
catkin_make

您应该看到 cmake 和 make 的大量输出:

➜  catkin_ws catkin_make
Base path: /home/zq-pi2/catkin_ws
Source space: /home/zq-pi2/catkin_ws/src
Build space: /home/zq-pi2/catkin_ws/build
Devel space: /home/zq-pi2/catkin_ws/devel
Install space: /home/zq-pi2/catkin_ws/install
####
#### Running command: "cmake /home/zq-pi2/catkin_ws/src -DCATKIN_DEVEL_PREFIX=/home/zq-pi2/catkin_ws/devel -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/zq-pi2/catkin_ws/install -G Unix Makefiles" in "/home/zq-pi2/catkin_ws/build"
####
CMake Deprecation Warning at CMakeLists.txt:4 (cmake_minimum_required):
Compatibility with CMake < 3.5 will be removed from a future version of
CMake.

Update the VERSION argument <min> value or use a ...<max> suffix to tell
CMake that the project does not need compatibility with older versions.


-- Using CATKIN_DEVEL_PREFIX: /home/zq-pi2/catkin_ws/devel
-- Using CMAKE_PREFIX_PATH: /opt/ros/noetic
-- This workspace overlays: /opt/ros/noetic
CMake Warning (dev) at /opt/ros/noetic/share/catkin/cmake/python.cmake:4 (find_package):
Policy CMP0148 is not set: The FindPythonInterp and FindPythonLibs modules
are removed. Run "cmake --help-policy CMP0148" for policy details. Use
the cmake_policy command to set the policy and suppress this warning.

Call Stack (most recent call first):
/opt/ros/noetic/share/catkin/cmake/all.cmake:164 (include)
/opt/ros/noetic/share/catkin/cmake/catkinConfig.cmake:20 (include)
CMakeLists.txt:58 (find_package)
This warning is for project developers. Use -Wno-dev to suppress it.

-- Using PYTHON_EXECUTABLE: /usr/bin/python3
-- Using Debian Python package layout
-- Using empy: /usr/bin/empy
-- Using CATKIN_ENABLE_TESTING: ON
-- Call enable_testing()
-- Using CATKIN_TEST_RESULTS_DIR: /home/zq-pi2/catkin_ws/build/test_results
-- gtest not found, C++ tests can not be built. Please install the gtest headers globally in your system or checkout gtest (by running 'git clone https://github.com/google/googletest.git -b release-1.8.0' in the source space '/home/zq-pi2/catkin_ws/src' of your workspace) to enable gtests
-- Using Python nosetests: /usr/bin/nosetests3
-- catkin 0.8.10
-- BUILD_SHARED_LIBS is on
-- BUILD_SHARED_LIBS is on
-- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-- ~~ traversing 1 packages in topological order:
-- ~~ - beginner_tutorials
-- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-- +++ processing catkin package: 'beginner_tutorials'
-- ==> add_subdirectory(beginner_tutorials)
CMake Deprecation Warning at beginner_tutorials/CMakeLists.txt:1 (cmake_minimum_required):
Compatibility with CMake < 3.5 will be removed from a future version of
CMake.

Update the VERSION argument <min> value or use a ...<max> suffix to tell
CMake that the project does not need compatibility with older versions.


-- Configuring done (10.0s)
-- Generating done (0.1s)
-- Build files have been written to: /home/zq-pi2/catkin_ws/build
####
#### Running command: "make -j8 -l8" in "/home/zq-pi2/catkin_ws/build"
####

如果您想了解更多的包构建知识,请参考ROS 包构建

4、编写一个 Python 的发布者

cd ~/catkin_ws/src/beginner_tutorials
mkdir scripts
cd scripts
vim talker.py

粘贴如下内容:

#!/usr/bin/env python3

import rospy # 导入 ROS Python 客户端库
from std_msgs.msg import String # 从标准消息库导入 String 消息类型

def talker(): # 定义 talker 函数
pub = rospy.Publisher('chatter', String, queue_size=10) # 创建一个发布者,发布到话题 'chatter',消息类型为 String,队列大小为 10
rospy.init_node('talker', anonymous=True) # 初始化 ROS 节点,节点名称为 'talker',anonymous=True 表示 ROS 会自动为节点名添加唯一后缀
rate = rospy.Rate(10) # 10hz # 设置发布频率为 10 Hz,即每秒发布 10 次
while not rospy.is_shutdown(): # 当 ROS 节点未关闭时持续执行
hello_str = f"Publishing hello world ! {rospy.get_time()}" # 创建一个字符串,包含当前时间
rospy.loginfo(hello_str) # 打印日志信息到控制台,信息内容为 hello_str
pub.publish(hello_str) # 发布 hello_str 消息到 'chatter' 话题
rate.sleep() # 根据设定的频率暂停,使得发布频率为 10 Hz

if __name__ == '__main__':
try:
talker() # 调用 talker 函数
except rospy.ROSInterruptException: # 捕获 ROS 中断异常
pass # 如果发生中断异常,直接忽略并退出

对于使用 Python 编写的节点,请赋予可执行权限,否则可能出现 rosrun 找不到可执行程序的问题。

chmod +x talker.py

5、编写一个 Python 的订阅者

cd ~/catkin_ws/src/beginner_tutorials
mkdir scripts
cd scripts
vim listener.py

粘贴如下内容:

#!/usr/bin/env python3
import rospy # 导入 ROS 的 Python 客户端库
from std_msgs.msg import String # 从 std_msgs 消息库中导入 String 消息类型

def callback(data): # 定义一个回调函数,用于处理接收到的消息
rospy.loginfo(f"{rospy.get_caller_id()} I heard {data.data}") # 使用 f-string 打印日志信息,包含节点 ID 和接收到的消息内容

def listener(): # 定义 listener 函数,设置节点并订阅话题

# 在 ROS 中,节点有唯一的名称。如果有两个节点使用相同的名字启动,前一个节点会被踢下线。
# anonymous=True 表示 rospy 将为该节点选择一个唯一的名字,这样可以让多个 listener 节点同时运行。
rospy.init_node('listener', anonymous=True) # 初始化名为 'listener' 的节点,anonymous=True 确保其名称唯一

rospy.Subscriber("chatter", String, callback) # 订阅 'chatter' 话题,消息类型为 String,并调用 callback 函数处理消息

# spin() 函数可以保持 Python 程序不退出,直到该节点停止运行
rospy.spin() # 进入循环等待,直到节点被关闭

if __name__ == '__main__':
listener() # 调用 listener 函数,启动监听器
chmod +x listener.py

6、构建编写好的节点

cd ~/catkin_ws
catkin_make

7、演示发布者和订阅者

首先确保 roscre 已经被运行。以下示例默认已经执行了 source /opt/ros/noetic/setup.zsh 来加载 ROS 环境。

打开一个终端,执行:

source ~/catkin_ws/devel/setup.zsh
rosrun beginner_tutorials talker.py

打开另一个终端,执行:

source ~/catkin_ws/devel/setup.zsh
rosrun beginner_tutorials listener.py

您应该可以看到 talker 说它正在 Publishing 消息,而 listener 说 I heard 这些消息。这验证了 Python API 是否正常工作。

关于编写简单的 C++ 发布者和订阅者,请参考创建C++的简单发布者和订阅者

小结

ros-noetic 的更多的示例教程请参考官方教程

由于使用的是预编译好的 ROS ,当您在官网教程中遇到安装 ROS 包的步骤时请先选择跳过。

如果提示缺少包,考虑从源码包编译或者联系我们。