# ros2_21_tutorials

**Repository Path**: zgrxmm/ros2_21_tutorials

## Basic Information

- **Project Name**: ros2_21_tutorials
- **Description**: 《ROS2入门21讲 · 古月》课程代码
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: https://class.guyuehome.com
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 108
- **Created**: 2023-09-25
- **Last Updated**: 2025-02-19

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# ROS2入门21讲 · 古月

- 课程视频：[https://class.guyuehome.com/detail/p_628f4288e4b01c509ab5bc7a/6](https://class.guyuehome.com/detail/p_628f4288e4b01c509ab5bc7a/6)
- 图文教程：[https://book.guyuehome.com/](https://book.guyuehome.com/)
- 课程问答：[https://www.guyuehome.com/Bubble/circleDetail/id/90/](https://www.guyuehome.com/Bubble/circleDetail/id/90/)
- 博客泡圈：[https://www.guyuehome.com/](https://www.guyuehome.com/)

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# 构建编译
## 编译工作空间
'''
sudo apt install python3-colcon-ros
cd ~/dev_ws/
colcon build
'''

## 设置环境变量

source install/local_setup.sh # 仅在当前终端生效

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

# 创建功能包

## 
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。

## example
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

## 编译功能包
在创建好的功能包中，我们可以继续完成代码的编写，之后需要编译和配置环境变量，才能正常运行

cd ~/dev_ws
colcon build   # 编译工作空间所有功能包
source install/local_setup.bash

### C++功能包
首先看下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，在后续编程讲解中，我们会给大家介绍如何使用。

# 节点

## 案例一：Hello World节点（面向过程）

ros2 run learning_node node_helloworld

## 案例二：Hello World节点（面向对象）

ros2 run learning_node node_helloworld_class

# 话题 - 通讯模型 - 发布订阅模型（异步通讯）
## 消息接口
消息是ROS中的一种接口定义方式，与编程语言无关，我们也可以通过.msg后缀的文件自行定义，有了这样的接口，各种节点就像积木块一样，通过各种各样的接口进行拼接，组成复杂的机器人系统。

## 案例一：Hello World话题通信

ros2 run learning_topic topic_helloworld_pub

ros2 run learning_topic topic_helloworld_sub


# 服务 - 通讯模型 - 客户端/服务器模型 CS模型（同步通讯）
## 服务接口
和话题通信类似，服务通信的核心还是要传递数据，数据变成了两个部分，一个请求的数据，比如请求苹果位置的命令，还有一个反馈的数据，比如反馈苹果坐标位置的数据，这些数据和话题消息一样，在ROS中也是要标准定义的，话题使用.msg文件定义，服务使用的是.srv文件定义，后续我们会给大家介绍定义的方法。

## 案例一：加法求解器
ros2 run learning_service service_adder_server

ros2 run learning_service service_adder_client 2 3

# 通讯接口 - ROS通信接口
ROS有三种常用的通信机制，分别是话题、服务、动作，通过每一种通信种定义的接口，各种节点才能有机的联系到一起。

- 话题通信接口的定义使用的是.msg文件，由于是单向传输，只需要描述传输的每一帧数据是什么就行，比如在这个定义里，会传输两个32位的整型数，x、y，我们可以用来传输二维坐标的数值。
- 服务通信接口的定义使用的是.srv文件，包含请求和应答两部分定义，通过中间的“---”区分，比如之前我们学习的加法求和功能，请求数据是两个64位整型数a和b，应答是求和的结果sum。
- 动作是另外一种通信机制，用来描述机器人的一个运动过程，使用.action文件定义，比如我们让小海龟转90度，一边转一边周期反馈当前的状态，此时接口的定义分成了三个部分，分别是动作的目标，比如是开始运动，运动的结果，最终旋转的90度是否完成，还有一个周期反馈，比如每隔1s反馈一下当前转到第10度、20度还是30度了，让我们知道运动的进度。

# 动作
客户端/服务器模型
动作和服务类似，使用的也是客户端和服务器模型，客户端发送动作的目标，想让机器人干什么，服务器端执行动作过程， 控制机器人达到运动的目标，同时周期反馈动作执行过程中的状态。

客户端发送一个运动的目标，想让机器人动起来，服务器端收到之后，就开始控制机器人运动，一边运动，一边反馈当前的状态，如果是一个导航动作，这个反馈可能是当前所处的坐标，如果是机械臂抓取，这个反馈可能又是机械臂的实时姿态。当运动执行结束后，服务器再反馈一个动作结束的信息。整个通信过程就此结束。

## 由服务和话题合成
大家再仔细看下上边的动图，是不是还会发现一个隐藏的秘密。

动作的三个通信模块，竟然有两个是服务，一个是话题，当客户端发送运动目标时，使用的是服务的请求调用，服务器端也会反馈一个应带，表示收到命令。动作的反馈过程，其实就是一个话题的周期发布，服务器端是发布者，客户端是订阅者。

没错，动作是一种应用层的通信机制，其底层就是基于话题和服务来实现的。

## 案例一：小海龟的动作
我们再用小海龟的案例加深对动作概念的理解。

按照以下命令启动小海龟仿真器，接下来使用action命令控制小海龟的动作，可以让海龟运动到某一指定的姿态：

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

## 案例二：机器人画圆

$ ros2 run learning_action action_move_server 
$ ros2 run learning_action action_move_client

# 参数
话题、服务、动作，不知道这三种通信机制大家是否已经了解清楚，本节我们再来介绍一种ROS系统中常用的数据传输方式——参数。
类似C++编程中的全局变量，可以便于在多个程序中共享某些数据，参数是ROS机器人系统中的全局字典，可以运行多个节点中共享数据。
在ROS系统中，参数是以全局字典的形态存在的，什么叫字典？就像真实的字典一样，由名称和数值组成，也叫做键和值，合成键值。或者我们也可以理解为，就像编程中的参数一样，有一个参数名 ，然后跟一个等号，后边就是参数值了，在使用的时候，访问这个参数名即可。
- 可动态监控
在ROS2中，参数的特性非常丰富，比如某一个节点共享了一个参数，其他节点都可以访问，如果某一个节点对参数进行了修改，其他节点也有办法立刻知道，从而获取最新的数值。这在参数的高级编程中，大家都可能会用到。

- 查看参数列表
ros2 param list

- 参数查询与修改
$ ros2 param describe turtlesim background_b   # 查看某个参数的描述信息
$ ros2 param get turtlesim background_b        # 查询某个参数的值
$ ros2 param set turtlesim background_b 10     # 修改某个参数的值

- 参数文件保存与加载

一个一个查询/修改参数太麻烦了，不如试一试参数文件，ROS中的参数文件使用yaml格式，可以在param命令后边跟dump子命令，将某个节点的参数都保存到文件中，或者通过load命令一次性加载某个参数文件中的所有内容：

$ ros2 param dump turtlesim >> turtlesim.yaml  # 将某个节点的参数保存到参数文件中
$ ros2 param load turtlesim turtlesim.yaml     # 一次性加载某一个文件中的所有参数