Carrie's Blog

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ROS File Configuration ​

通訊機制 ​

Topic ( 連續的資料傳輸 ) ​

  • Publisher
  • Subscriber

Service ( 外部呼叫、過程短暫 ) ​

  • Client : 向 Server 端請求某項服務
  • Server : 執行 Client 端的請求, 並回傳 Client 端要求的回應

文件組織系統 ​

  • 安裝目錄資料夾 : 此處將會存放 ROS 系統的核心程式與相依的依賴、標頭檔、程式庫等預設文件檔案
  • 工作空間資料夾 : 此處將會存放開發新專案時,會使用到的各種依賴、程式庫、標頭檔與程式碼等與新專案相關的各種檔案 ( 可以在任一資料夾目錄下建立 )

工作空間 ​

  1. build (Build Space) : 用來儲存工作空間編譯過程中產生的暫存訊息與中間文件
  2. devel (Development Space) : 用來儲存編譯生成的可執行文件
  3. src (Source Space) : 開發過程中最常用的資料夾, 用來儲存該專案所有可執行的程式碼文件

project/src ​

  1. Node : 最小單位的可執行文件檔案，透過前面通訊模式互相傳遞資料。 ( 可使用 C、python、java ... 等 ROS 可支援的程式語言撰寫 )
  2. Package : 將各個不同的 Node 組合起來形成一個具有單一功能的 package。

project/src/package 配置 ​

  1. action : 存放自定義的 action 文件檔案
  2. config : 存放自定義的動態配置文件檔案
  3. include : 存放 Package 會使用到的標頭檔案 ( C ) 或模組 ( Python )
  4. launch : 存放 launch 文件檔案
  5. msg : 存放自定義的 Message 文件檔案
  6. scripts : 存放可直接執行的 python 程式碼檔案，或是執行演算方法的程式碼檔案
  7. src : 存放需要進行編譯的 C 或 C++ 程式碼檔案，或是直接操作硬體相關的程式碼檔案
  8. srv : 存放自定義的 Srv 文件檔案
  9. CmakeLists.txt : 使用 catkin_make 編譯功能時，所需要的編譯規則
  10. package.xml : 存放會使用到其他 package 的清單

ROS 文件配置 ​

  1. 紅色虛線 : 需要自行手動新增資料夾
  2. 黃色虛線 : 透過 catkin_create_pkg 指令，ROS 系統將會協助新增資料夾
  3. 綠色虛線 : 透過 catkin_make 指令，ROS 系統將會自動生成，不需要自行新增資料夾

新增 ROS 專案空間 ​

  1. 新增 ROS 專案所需使用的資料夾
    mkdir –p ~/<project_name>/catkin_ws/src
    因為目錄原先都不存在，所以需要加上 -p

  2. 切換目錄到指定的資料夾路徑 cd ~/<project_name>/catkin_ws/src

  3. 建立一個 ROS 專案的 Package
    catkin_create_pkg <package_name> <dependency_1> <dependency_2> ...

    dependency : package 需要使用到的依賴

    定義各種資料型態或是定義執行方法的文件檔案，例如：roscpp ( C )、rospy ( Python )、std_msgs、geometry_msgs ( 官方核心 msgs )

  4. 建立 package 的存放文件路徑 cd <package_name>

  5. 建立 package 的存放文件路徑 mkdir <directory_1> <directory_2> ...

  6. 配置 ROS 專案的工作空間

6-1. cd ~/<project_name>/catkin_ws
6-2. catkin_make

若節點的設計使用的是靜態語言 ( 如 C 語言 )，每次修改或新建立節點都需要重新建立 ROS 專案的工作空間。

6-3. cd ~
6-4. roscd <project_name>
6-5. sudo <文字編輯器> ~/.bashrc or sudo <文字編輯器> ~/.zshrc

文字編輯器 Ex : gedit、vi ( vscode )、vim ...

--- 將以下指令輸入到 Terminal 的環境設定檔最下方。
6-6. current_ip=$(hostname -I | awk '{print $1}')：Ubuntu 的 IP 位址
6-7. echo "Your current IP is: "${current_ip}：顯示後面字串及 IP 位址
6-8. source ~/<project_name>/catkin_ws/devel/setup.bash or source ~/<project_name>/catkin_ws/devel/setup.zsh

讀取 setup.bash ( 新增 package 後必輸入指令 )

6-9. export ROS_MASTER_URI=http://${current_ip}:11311

ROS 主節點位置 ( 11311是連接port )

6-10. export ROS_HOSTNAME=${current_ip}：主機 IP 位址
--- 儲存退出後繼續輸入
6-11. source ~/.bashrc or source ~/.zshrc

顯示現在的作業系統所取得的 IP 位址 ( 重新載入環境設定檔、重開也行 )

6-12. roscd practice 切換當前路徑 ( 表示可以正常使用此 package！)

Shell ​

Shell Script ​

由使用者輸入一長串與 Shell 相關的程式後儲存起來的檔案。
讓硬體依據 Shell Script，自動執行相關的工作。

操作 Turtlesim ​

  1. 開啟 ROS 1 系統的主節點 ( 家目錄 ~ )
    roscore

  2. 開啟 Terminal 分頁型視窗 ( 2 )
    [ctrl] + [shift] + [t]

  3. 開啟節點 Turtlesim ( 2 )
    rosrun turtlesim turtlesim_node
    turtlesim_node : 想要執行的程式碼檔案名稱
    turtlesim : turtlesim_node 存在的 package 名稱

  4. 再開啟 Terminal 分頁型視窗 ( 3 )
    [ctrl] + [shift] + [t]

  5. 開啟節點 turtle_teleop_key ( 3 )
    rosrun turtlesim turtle_teleop_key

    按下鍵盤上的方向鍵後遙控 Turtlesim。
    請注意！一定要在 Terminal 視窗中按下方向鍵，才可以遙控 Turtlesim。

  6. 再開啟 Terminal 分頁型視窗 ( 4 )
    [ctrl] + [shift] + [t]

  7. 列出存在於本次 ROS 系統中使用的 Node 名稱 ( 4 )
    rosnode list：視窗顯示當前 ROS 系統中執行的所有 node 資訊

    • 新開 Terminal 分頁視窗輸入rosnode --h 可查看 rosnode 指令其他功能。

  8. 查看特定節點詳細資訊 ( 4 )
    rosnode info /<node_name>

  9. 列出存在於本次 ROS 系統中使用的 Topic 名稱 ( 4 )
    rostopic list：視窗顯示當前 ROS 系統中所執行的所有 topic 資訊

    • 新開 Terminal 分頁視窗輸入rostopic --h 可查看 rostopic 指令其他功能。

  10. 再開啟 Terminal 分頁型視窗 ( 5 )
    [ctrl] + [shift] + [t]

  11. 監控特定 Topic 正在傳輸的資料 ( 5 )
    rostopic echo /<topic_name>

    移動至遙控 turtlesim 的 Terminal 視窗 ( 3 )，開始遙控 Turtlesim。
    遙控 Turtlesim 的同時，監控視窗 ( 5 ) 便會出現 topic 正在傳送的 Message 資訊。
    若要停止監控，在監控視窗按下按鍵 [ctrl]+[c] 。

  12. 資料視覺化 – 使用 rqt 查看目前 ROS 系統中運行的 Node 與 Topic ( 空閒 terminal 分頁 )
    rqt 將開啟 rqt 視窗

    在 rqt 上方的功能選項列表中
    點選「Plugins」→「Introspection」→「Node Graph」

    將滑鼠移至箭頭上方的文字，即會顯現出不同顏色之文字。
    藍色 : Publisher Node
    紅色 : Topic
    綠色 : Subscriber

    • rqt 內部的工具視窗內部的關閉圖示，可關閉此項工具。

  13. 列出存在於本次 ROS 系統中使用的 Service 名稱 ( 空閒 terminal 分頁 )
    rosservice list 顯示目前 ROS 系統中可以執行的 Service

  14. 查詢特定的 service 所使用的 srv 文件
    rosservice type /<service_name> 顯示 service_name 使用到的 srv 文件

  15. 查詢特定 srv 文件中的資料型態
    rossrv show /<srv_文件> 顯示 srv_文件 需要的資料型態 ( 例如： x、y、theta ... )

  16. 呼叫 service 要求進行特定動作
    rosservice call /<service_name> -- <value>
    value：需要的資料數據，例如：x、y、theta、"name"... ( 輸入時用空格相隔 )

    Terminal 顯示呼叫 Service 後的回傳資料。
    Turtlesim 視窗中，會複製出一支新的烏龜，在指定的座標軸及角度上。

  17. 關閉所有執行中的程式
    [ctrl] + [C] 取消所有執行中的程式