《ROS2智能机器人开发实践》--3.ROS2机器人开发流程之工作空间、功能包

dirty

《ROS2智能机器人开发实践》--3.ROS2机器人开发流程之工作空间、功能包 [复制链接]

 

      本篇讲述ROS2机器人开发流程概览，并对其工作空间、功能包进行梳理学习实践。

一.ROS2机器人开发流程

      ROS2的应用开发流程包含如下：

●工作空间(Workspace)，开发过程的大本营
●功能包(Package):功能源码的聚集地
●节点(Node):机器人的工作细胞
●话题(Topic):节点间传递数据的桥梁
●服务(Service):节点间的你问我答
●通信接口(Interface):数据传递的标准结构参数(Parameter):机器人系统的全局字典动作(Action):完整行为的流程管理分布式通信(DistributedCommunication):多计算平台的任务分配
●DDS(Data Distribution Service):机器人的神经网络

      ROS2机器人开发流程图如下：

 

二.工作空间与功能包

工作空间

1.工作空间概述

      工作空间是一个存放项目开发相关文件的文件夹，也是开发过程中存放所有资料的大本营。ROS系统中一个典型的工作空间结构如下图所示。

●src，代码空间，未来编写的代码、脚本，都需要人为的放置到这里；
●build，编译空间，保存编译过程中产生的中间文件；
●install，安装空间，放置编译得到的可执行文件和脚本；
●log，日志空间，编译和运行过程中，保存各种警告、错误、信息等日志。

2.创建工作空间

      创建创建工作空间主要是创建目录及代码如下，这里用到了古月居引导学习的ros2 21讲上手代码。

婵犵數濮伴崹鐓庘枖濞戞氨鐭撻柟缁㈠枛閺勩儵鏌ㄩ悤鍌涘

登录后复制

mkdir -p ~/dev_ws/src
cd ~/dev_ws/src
git clone https://gitee.com/guyuehome/ros2_21_tutorials.git

3.安装依赖。这里需要安装python3(最好3.8以上)。书中有讲安装rosdepc，实际可安装上rosdep。

婵犵數濮伴崹鐓庘枖濞戞氨鐭撻柟缁㈠枛閺勩儵鏌ㄩ悤鍌涘

登录后复制

sudo add-apt-repository ppa:deadsnakes/ppa
sudo apt update
sudo apt install python3.10
sudo update-alternatives --install /usr/bin/python3 python3 /usr/bin/python3.x 1
sudo update-alternatives --config python3
python3 --version

4.编译工作空间

婵犵數濮伴崹鐓庘枖濞戞氨鐭撻柟缁㈠枛閺勩儵鏌ㄩ悤鍌涘

登录后复制

sudo apt install python3-colcon-ros
cd ~/dev_ws/
colcon build

      目录切换到dev_ws，使用colcon build进行全编译，编译成功后，就可以在工作空间中看到自动生产的build、log、install文件夹了。

5.设置环境变量

婵犵數濮伴崹鐓庘枖濞戞氨鐭撻柟缁㈠枛閺勩儵鏌ㄩ悤鍌涘

登录后复制

echo " source ~/dev_ws/install/local_setup.sh" >> ~/.bashrc # 所有终端均生效

      至此，我们就完成了工作空间的创建、编译和配置。

 

功能包

      功能包原理，是把不同功能的代码划分到不同的功能包中，尽量降低他们之间的耦合关系。功能包的机制，是提高ROS中软件复用率的重要方法之一。

1.创建功能包

婵犵數濮伴崹鐓庘枖濞戞氨鐭撻柟缁㈠枛閺勩儵鏌ㄩ悤鍌涘

登录后复制

ros2 pkg create --build-type <build-type> <package_name>

ros2命令中：

pkg：表示功能包相关的功能；
create：表示创建功能包；
build-type：表示新创建的功能包是C++还是Python的，如果使用C++或者C，那这里就跟ament_cmake，如果使用Python，就跟ament_python；
package_name：新建功能包的名字。

      我们可以看到ROS2工作空间ros2_21_tutorials中learning_pkg_c和learning_pkg_python是在终端中分别创建C++和Python版本的功能包：

婵犵數濮伴崹鐓庘枖濞戞氨鐭撻柟缁㈠枛閺勩儵鏌ㄩ悤鍌涘

登录后复制

cd ~/dev_ws/src
ros2 pkg create --build-type ament_cmake learning_pkg_c         # C++
ros2 pkg create --build-type ament_python learning_pkg_python   # Python

2.编译功能包

      编译功能包可以colcon build全编译，也可以指定功能包编译。编译指定使用前需要安装colcon的扩展功能。

婵犵數濮伴崹鐓庘枖濞戞氨鐭撻柟缁㈠枛閺勩儵鏌ㄩ悤鍌涘

登录后复制

sudo apt install python3-colcon-common-extensions

      指定功能包编译指令如下，通过--packages-select 或者--packages-up-to 参数编译指定功能包，package_name用于替换某个具体功能包。

婵犵數濮伴崹鐓庘枖濞戞氨鐭撻柟缁㈠枛閺勩儵鏌ㄩ悤鍌涘

登录后复制

cd ~/dev_ws 
colcon build --packages-select <package_name>    # 只编译指定功能包 
colcon build --packages-up-to <package_name>     # 编译指定功能包及相关依赖

3.清除编译历史

婵犵數濮伴崹鐓庘枖濞戞氨鐭撻柟缁㈠枛閺勩儵鏌ㄩ悤鍌涘

登录后复制

cd ~/dev_ws 
rm -rf install/ build/ log/   # 清除工作空间中的编译历史

      以上是功能包操作相关指令，下面了解下功能包结构。

4.功能包的结构

      上面有介绍C++和Python两种版本功能包创建，这里也分开讲述。

C++功能包

      C++类型的功能包，其中必然存在两个文件：package.xml和CMakerLists.txt。

      package.xml文件的主要内容如下，包含功能包的版权描述，和各种依赖的声明。

      CMakeLists.txt文件是编译规则，C++代码需要编译才能运行，所以必须要在该文件中设置如何编译，使用CMake语法。

Python功能包

      C++功能包需要将源码编译成可执行文件，但是Python语言是解析型的，不需要编译，所以会有一些不同，但也会有这两个文件：package.xml和setup.py。

      package.xml文件的主要内容和C++版本功能包一样，包含功能包的版权描述，和各种依赖的声明。

      setup.py文件里边也包含一些版权信息，除此之外，还有“entry_points”配置的程序入口。

      至此，对功能包的创建、编译及其结构与文件功能有了了解认识。

查看本帖全部内容，请登录或者注册