1.认识ROS

Posted 2023-03-24

参考技术A 1．点对点设计

ROS = 通讯机制＋开发工具＋应用功能＋生态系统

1.节点（node）--软件模块
执行任务的进程
2.节点管理器（ROS Master）控制中心，提供参数管理
记录每个节点信息
3.话题（topic）--异步通信机制，传输消息(Message)

Talker与Listener 先后顺序无关
一般需要如下七个步骤

双向同步通信机制，类似于常用的web服务器
一般需要如下五个步骤

类似与全局变量的概念
需要及时的更新参数：动态更新参数机制

这里主要介绍通过软件源的方式安装；如果是一些嵌入式设备可以通过编译源码的方式安装。
1.按照官网步骤安装: http://wiki.ros.org/kinetic/Installation/Ubuntu ;
2.参考一下步骤：
将 ubuntu 的源设置为其自带的主服务器的源,并且将"restricted" "universe" 和"multiverse"都选上。
可能存在改完源仍更新不成功的情况,需要手动修改源
sudo gedit /etc/apt/source.list
把所有的末尾以 universe 的注释都取消然后执行
sudo apt-get update

在机器人开发的时候可能没有终端去发布消息：可以通过命令行去简单测试。
rostopic pub /...

nodelet API提供共享内存的机制，让运行更加高效。

ROS2学习笔记7--认识ros2动作actions

概要：这篇主要认识ros2动作actions

环境：ubuntu20.04,ros2-foxy,vscode

2.1.7认识ros2动作actions（原文：https://docs.ros.org/en/foxy/Tutorials/Understanding-ROS2-Actions.html）

>>教程>>认识ros2动作actions

你正阅读的是ros2较老版本(Foxy)，但仍然支持的说明文档．想查看最新版本的信息，请看galactic版本链接（ https://docs.ros.org/en/galactic/Tutorials.html）

认识ros2动作actions

目的：探索ros2的动作

课程等级：初级

时长：15min

目录

1.背景
2.预备知识
3.步骤
3.1设置
3.2使用动作
3.3 ros2 node info
3.4 ros2 action list
3.5 ros2 action info
3.6 ros2 interface show
3.7 ros2 action send_goal
4.总结
5.下一步
6.相关内容

1.背景

动作是ros2通信类型的一种，目地是长时间运行任务．它们由三部分组成：目标，反馈和结果．

动作由话题和服务构成．它们的功能和服务类似，但动作可被抢占（当动作在执行过程中，你可以把它取消）．动作（不仅有响应）也会有一个稳定的反馈，对比服务只是返回单纯响应．

动作使用了客户端－服务器模型，类似发布器－订阅器模型（在话题课程有描述）．一个客户端动作节点发送一个目标给动作服务器节点，服务器节点会获取目标并返回一个反馈流（持续的）和一个结果．

(这是一个很nice动态图，建议原文链接查看)

2.预备知识

这节课使用的概念，如节点和话题，都在前面课程有介绍．

这节课使用的是小乌龟仿真turtlesim包

老规矩，别忘记在新打开终端source一下配置文件（环境变量）（个人，如果ros2的环境变量写到启动脚本.bashrc里面，没必要再source一次了）．

3.步骤

3.1设置

打开两个终端，分别运行turtlesim的两个节点/turtlesim 和/teleop_turtle：

ros2 run turtlesim turtlesim_node

ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

3.2使用动作actions

当你启动/teleop_turtle节点时，会在终端发现如下消息：

Use arrow keys to move the turtle.
Use G|B|V|C|D|E|R|T keys to rotate to absolute orientations. 'F' to cancel a rotation.

让我们专注于第二行，其对应一个动作．（第一个指令相当于前面话题课程所讨论的“cmd_vel” 话题）

可以发现G|B|V|C|D|E|R|T字母键围着键盘字母F围成一个盒子．每个键围绕F的位置相当于小乌龟的取向．例如，E让小乌龟往左上角旋转．

注意运行/turtlesim节点的终端（输出）是在变换的．你每次按一次键盘，你就是发送一个目标到动作服务器，该服务器也是节点/turtlesim的一部分．目标是旋转小乌龟朝向指定方向．一旦小乌龟完成旋转，一条表示目标（执行）结果的消息显示出来：

[INFO] [turtlesim]: Rotation goal completed successfully

F键是取消执行中的目标，证明了动作的抢占式功能．

先按一下ｃ键，在小乌龟完成转动前键入Ｆ．运行节点/turtlesim的终端，你会看到这么一条消息：

[INFO] [turtlesim]: Rotation goal canceled

不仅客户端（从键盘输入）可以抢占目标，服务器端（运行节点/turtlesim）也是可以的．当服务器端抢占了动作，会导致目标的中断执行．

尝试按着D键，然后在旋转运动完成前按着G键．运行节点/turtlesim的终端，你会看见信息：

[WARN] [turtlesim]: Rotation goal received before a previous goal finished. Aborting previous goal

由于受到打断，服务器端中断目标（的继续执行）．

3.3 ros2 node info

新开一个终端，运行下面指令，查看节点/turtlesim 的动作：

ros2 node info /turtlesim

这会返回节点/turtlesim的订阅器，发布器，服务器，动作服务器，动作客服端的列表：

/turtlesim
  Subscribers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
    /turtle1/cmd_vel: geometry_msgs/msg/Twist
  Publishers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
    /rosout: rcl_interfaces/msg/Log
    /turtle1/color_sensor: turtlesim/msg/Color
    /turtle1/pose: turtlesim/msg/Pose
  Services:
    /clear: std_srvs/srv/Empty
    /kill: turtlesim/srv/Kill
    /reset: std_srvs/srv/Empty
    /spawn: turtlesim/srv/Spawn
    /turtle1/set_pen: turtlesim/srv/SetPen
    /turtle1/teleport_absolute: turtlesim/srv/TeleportAbsolute
    /turtle1/teleport_relative: turtlesim/srv/TeleportRelative
    /turtlesim/describe_parameters: rcl_interfaces/srv/DescribeParameters
    /turtlesim/get_parameter_types: rcl_interfaces/srv/GetParameterTypes
    /turtlesim/get_parameters: rcl_interfaces/srv/GetParameters
    /turtlesim/list_parameters: rcl_interfaces/srv/ListParameters
    /turtlesim/set_parameters: rcl_interfaces/srv/SetParameters
    /turtlesim/set_parameters_atomically: rcl_interfaces/srv/SetParametersAtomically
  Action Servers:
    /turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsolute
  Action Clients:

注意到/turtlesim的动作/turtle1/rotate_absolute是在动作服务器Action Servers的．这就表示/turtlesim会对动作/turtle1/rotate_absolute作出响应和反馈．

/teleop_turtle节点有/turtle1/rotate_absolute处于动作客户端Action Clients下面，意味着该节点可以发送目标．

ros2 node info /teleop_turtle

返回：

/teleop_turtle
  Subscribers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
  Publishers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
    /rosout: rcl_interfaces/msg/Log
    /turtle1/cmd_vel: geometry_msgs/msg/Twist
  Services:
    /teleop_turtle/describe_parameters: rcl_interfaces/srv/DescribeParameters
    /teleop_turtle/get_parameter_types: rcl_interfaces/srv/GetParameterTypes
    /teleop_turtle/get_parameters: rcl_interfaces/srv/GetParameters
    /teleop_turtle/list_parameters: rcl_interfaces/srv/ListParameters
    /teleop_turtle/set_parameters: rcl_interfaces/srv/SetParameters
    /teleop_turtle/set_parameters_atomically: rcl_interfaces/srv/SetParametersAtomically
  Action Servers:

  Action Clients:
    /turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsolute

3.4 ros2 action list

为了认识ros网络所有的动作action，输入指令：

ros2 action list

返回：

/turtle1/rotate_absolute

现在ros网络里面仅有一个动作．它控制着小乌龟的旋转，正如之前所见那样．通过ros2 node info <node_name>指令，你也已经知道有一个动作客户端（/teleop_turtle的一部分）和一个动作服务器（/turtlesim的一部分）组成该动作的．

3.4.1 ros2 action list -t

动作类似话题和服务，同样有类型属性．运行下面指令，找出/turtle1/rotate_absolute的类型：

ros2 action list -t

会返回：

/turtle1/rotate_absolute [turtlesim/action/RotateAbsolute]

每个动作名称（本案例只有一个动作/turtle1/rotate_absolute）的右侧括号表示的是动作类型，turtlesim/action/RotateAbsolute．当需要从命令行输入代码执行一个动作时，你会需要它的．

3.5 ros2 action info

你可以使用指令进一步了解动作/turtle1/rotate_absolute：

ros2 action info /turtle1/rotate_absolute

将会返回：

Action: /turtle1/rotate_absolute
Action clients: 1
    /teleop_turtle
Action servers: 1
    /turtlesim

之前运行指令ros2 node info获取所有节点，这可以告诉我们：对于动作/turtle1/rotate_absolute，节点/teleop_turtle有一个动作客户端，节点/turtlesim有一个服务器客户端．

3.6 ros2 interface show

在发送或执行动作目标之前，你需要很多动作类型结构信息．

回想你获取动作/turtle1/rotate_absolute的类型时，使用到指令ros2 action list -t．在你的终端输入如下指令，并包含动作的类型：

ros2 interface show turtlesim/action/RotateAbsolute

将会返回：

＃The desired heading in radians
float32 theta
---
＃The angular displacement in radians to the starting position
float32 delta
---
＃The remaining rotation in radians
float32 remaining

第一部分信息，在---上方，是目标请求的结构（数据类型和名字）．第二部分信息是结果的结构．最后一部分是反馈的结构．

3.7 ros2 action send_goal

现在，遵循下面语法，从命令行发送一个动作目标：

ros2 action send_goal <action_name> <action_type> <values>

<values>要符合yaml格式

看着turtlesim窗口，输入如下指令：

ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute turtlesim/action/RotateAbsolute "{theta: 1.57}"

你应该看到小乌龟旋转，你的终端也会出现如下信息：

Waiting for an action server to become available...
Sending goal:
   theta: 1.57

Goal accepted with ID: f8db8f44410849eaa93d3feb747dd444

Result:
  delta: -1.568000316619873

Goal finished with status: SUCCEEDED

正如反馈信息所示，每个目标都有一个独特的id．你也可以看到这个结果，带有delta的一段字段，其是起始位置的位移．

看看目标的反馈，添加--feedback到你最后运行的指令．首先，你肯定修改了theta量值．运行之前的指令，这个小乌龟已经在1.57弧度取向上，只有当你输入新的theta，小乌龟才会移动．

ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute turtlesim/action/RotateAbsolute "{theta: -1.57}" --feedback

你的终端将会返回信息：

Sending goal:
   theta: -1.57

Goal accepted with ID: e6092c831f994afda92f0086f220da27

Feedback:
  remaining: -3.1268222332000732

Feedback:
  remaining: -3.1108222007751465

…

Result:
  delta: 3.1200008392333984

Goal finished with status: SUCCEEDED

你继续接受反馈，（发送）剩下弧度，直到目标完成．

4.总结

动作就像服务允许你执行长时间运行的任务,定期提供反馈,并可（随意）取消。

一个机器人系统可能使用动作来导航．一个动作目标可以告诉机器人运动到一个位置．当机器人运动到该位置过程中，它会一路持续更新（如反馈），然后，一旦到达目标点会有一个最后结果信息．

Turtlesim有一个动作服务器，动作客户端可以发送目标去转动小乌龟．在本课程，你了解动作/turtle1/rotate_absolute，对动作是什么以及工作原理有了更好的认识．

5.下一步

现在，你已经学习了ros2所有核心的概念．过去几个“用户”组教程给你介绍一些工具和技术,这将使你使用ROS2更容易．开始使用rqt工作台．

6.相关内容

你可以阅读这里（https://design.ros2.org/articles/actions.html）了解更多关于ROS2动作背后知识．

其他

动作actions也是节点node通信方式之一，其跟话题（发布－订阅），服务（请求－响应）区别在于，其模式为，目标－反馈－结果．

个人认为重点：

ros2 action list　＃所有动作罗列

ros2 action list -t　＃动作罗列并附加动作类型

ros2 action info /turtle1/rotate_absolute　＃动作类型信息概述

ros2 interface show turtlesim/action/RotateAbsolute　＃动作类型信息详细展开

ros2 action send_goal <action_name> <action_type> <values>　＃发送动作指令

这课程是在等毕业证那十几天搞的，室友问，现在在线翻译这么强大，为啥还在这里瞎折腾呢？我说，我的目地是好好认真看一下，了解一下，自己折腾，目前是我想到最好的办法来获得最佳效果，即使这翻译有点别扭，哈哈哈．

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不积硅步，无以至千里
好记性不如烂笔头
感觉有点收获的话，麻烦大大们点赞收藏哈