【机器人】—— 2. ROS 集成开发环境配置

和大多数开发环境一样,理论上,在 ROS 中,只需要记事本就可以编写基本的 ROS 程序,但是工欲善其事必先利其器,为了提高开发效率,可以先安装集成开发工具和使用方便的工具:终端、IDE....

1.安装终端:Terminator

在 ROS 中,需要频繁的使用到终端,且可能需要同时开启多个窗口,推荐一款较为好用的终端:Terminator。

效果如下:


1.1 安装

复制代码
sudo apt install terminator

1.2 添加到收藏夹

显示应用程序 ---> 搜索 terminator ---> 右击 选择 添加到收藏夹


1.3 Terminator 常用快捷键

在同一个标签内的操作:

复制代码
Alt+Up                          //移动到上面的终端
Alt+Down                        //移动到下面的终端
Alt+Left                        //移动到左边的终端
Alt+Right                       //移动到右边的终端
Ctrl+Shift+O                    //水平分割终端
Ctrl+Shift+E                    //垂直分割终端
Ctrl+Shift+Right                //在垂直分割的终端中将分割条向右移动
Ctrl+Shift+Left                 //在垂直分割的终端中将分割条向左移动
Ctrl+Shift+Up                   //在水平分割的终端中将分割条向上移动
Ctrl+Shift+Down                 //在水平分割的终端中将分割条向下移动
Ctrl+Shift+S                    //隐藏/显示滚动条
Ctrl+Shift+F                    //搜索
Ctrl+Shift+C                    //复制选中的内容到剪贴板
Ctrl+Shift+V                    //粘贴剪贴板的内容到此处
Ctrl+Shift+W                    //关闭当前终端
Ctrl+Shift+Q                    //退出当前窗口,当前窗口的所有终端都将被关闭
Ctrl+Shift+X                    //最大化显示当前终端
Ctrl+Shift+Z                    //最大化显示当前终端并使字体放大
Ctrl+Shift+N or Ctrl+Tab        //移动到下一个终端
Ctrl+Shift+P or Ctrl+Shift+Tab  //Crtl+Shift+Tab 移动到之前的一个终端

在不同标签之间的操作:

复制代码
F11                             //全屏开关
Ctrl+Shift+T                    //打开一个新的标签
Ctrl+PageDown                   //移动到下一个标签
Ctrl+PageUp                     //移动到上一个标签
Ctrl+Shift+PageDown             //将当前标签与其后一个标签交换位置
Ctrl+Shift+PageUp               //将当前标签与其前一个标签交换位置
Ctrl+Plus (+)                   //增大字体
Ctrl+Minus (-)                  //减小字体
Ctrl+Zero (0)                   //恢复字体到原始大小
Ctrl+Shift+R                    //重置终端状态
Ctrl+Shift+G                    //重置终端状态并clear屏幕
Super+g                         //绑定所有的终端,以便向一个输入能够输入到所有的终端
Super+Shift+G                   //解除绑定
Super+t                         //绑定当前标签的所有终端,向一个终端输入的内容会自动输入到其他终端
Super+Shift+T                   //解除绑定
Ctrl+Shift+I                    //打开一个窗口,新窗口与原来的窗口使用同一个进程
Super+i                         //打开一个新窗口,新窗口与原来的窗口使用不同的进程

2.安装:VS Code

VS Code 全称 Visual Studio Code,是微软出的一款轻量级代码编辑器,免费、开源而且功能强大。它支持几乎所有主流的程序语言的语法高亮、智能代码补全、自定义热键、括号匹配、代码片段、代码对比 Diff、GIT 等特性,支持插件扩展,并针对网页开发和云端应用开发做了优化。软件跨平台支持 Win、Mac 以及 Linux。

2.1 下载

VScode 下载:https://code.visualstudio.com/docs?start=true

历史版本下载链接:https://code.visualstudio.com/updates


2.2 VS Code 安装与卸载

2.2.1 安装

方式1:双击安装即可(或右击选择安装)

方式2: sudo dpkg -i xxxx.deb

2.2.2 卸载

复制代码
sudo dpkg --purge  code

2.3 VS Code 集成 ROS 插件

使用 VS Code 开发 ROS 程序,需要先安装一些插件,常用插件如下:


2.4 vscode 使用_基本配置

2.4.1 创建 ROS 工作空间

复制代码
mkdir -p xxx_ws/src    # (必须得有 src)

cd xxx_ws

catkin_make

2.4.2 启动 vscode

进入 xxx_ws 目录,启动 vscode:

复制代码
cd xxx_ws

code .

2.4.3 vscode 中编译 ros

快捷键 ctrl + shift + B 调用编译,选择:catkin_make:build。可以点击配置设置为默认,修改 .vscode/tasks.json 文件:

复制代码
{
// 有关 tasks.json 格式的文档,请参见
    // https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=733558
    "version": "2.0.0",
    "tasks": [
        {
            "label": "catkin_make:debug", //代表提示的描述性信息
            "type": "shell",  //可以选择shell或者process,如果是shell代码是在shell里面运行一个命令,如果是process代表作为一个进程来运行
            "command": "catkin_make",//这个是我们需要运行的命令
            "args": [],//如果需要在命令后面加一些后缀,可以写在这里,比如-DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES="pac1;pac2"
            "group": {"kind":"build","isDefault":true},
            "presentation": {
                "reveal": "always"//可选always或者silence,代表是否输出信息
            },
            "problemMatcher": "$msCompile"
        }
    ]
}

2.4.4 创建 ROS 功能包

右键点击 src 目录 ---> create catkin package

设置包名、添加依赖:

☂ 第一个框(package name):填写功能包名称,自定义

☂ 第二个框(dependencies):填写用到的功能包名称 roscpp rospy std_msgs

2.4.5 C++ 实现

在自定义的功能包的 src 目录下新建 xxxx.cpp 文件:

复制代码
/*
    控制台输出 HelloVSCode !!!
*/
#include "ros/ros.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");
    //执行节点初始化
    ros::init(argc,argv,"HelloVSCode");

    //输出日志
    ROS_INFO("Hello VSCode!!!哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈");
    return 0;
}

PS1: 如果没有代码提示,修改 .vscode/c_cpp_properties.json ,设置 "cppStandard": "c++17" 。

PS2: main 函数的参数不可以被 const 修饰

PS3: 当 ROS__INFO 终端输出有中文时,会出现乱码

解决办法:在函数开头加入下面代码的任意一句

复制代码
setlocale(LC_CTYPE, "zh_CN.utf8");
setlocale(LC_ALL, "");

2.4.6 python 实现

在自定义的功能包下新建 scripts 文件夹,创建 python 文件,并添加可执行权限:

复制代码
#! /usr/bin/env python
"""
    Python 版本的 HelloVScode,执行在控制台输出 HelloVScode
    实现:
    1.导包
    2.初始化 ROS 节点
    3.日志输出 HelloWorld
"""

import rospy # 1.导包

if __name__ == "__main__":

    rospy.init_node("Hello_Vscode_p")  # 2.初始化 ROS 节点
    rospy.loginfo("Hello VScode, 我是 Python ....")  #3.日志输出 HelloWorld

2.4.7 配置 CMakeLists.txt

C++ 配置:

复制代码
add_executable(节点名称(自定义)
  src/C++源文件名.cpp
)
target_link_libraries(节点名称(同上一致)
  ${catkin_LIBRARIES}
)

Python 配置:

复制代码
catkin_install_python(PROGRAMS scripts/自定义文件名.py
  DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
)

2.4.8 编译执行

编译: ctrl + shift + B

执行 C++:在 VScode 中添加

终端1,执行: source ./devel/setup.bash

终端2,执行: rosrun 功能包名称 文件名

执行 Python:在 VScode 中添加

终端1,执行: roscore

终端2,执行: source ./devel/setup.bash

终端3,执行: rosrun 功能包名称 文件名

PS: 如果不编译直接执行 python 文件,会抛出异常。

1.第一行解释器声明,可以使用绝对路径定位到 python3 的安装路径 #! /usr/bin/python3 ,但是不建议

2.建议使用 #!/usr/bin/env python ,但是会抛出异常: /usr/bin/env: "python": 没有那个文件或目录

3.解决1: #!/usr/bin/env python3 ,直接使用 python3,但不兼容之前的 ROS 相关 python 实现

4.解决2: 创建一个链接符号到 python 命令: sudo ln -s /usr/bin/python3 /usr/bin/python


2.5 其他 IDE

ROS 开发可以使用的 IDE 还是比较多的,除了上述的 VScode,还有 Eclipse、QT、PyCharm、Roboware ...,详情可以参考官网介绍:IDEs

3 launch 文件演示

3.1 需求

一个程序中可能需要启动多个节点,比如:ROS 内置的小乌龟案例,如果要控制乌龟运动,要启动多个窗口,分别启动 roscore、乌龟界面节点、键盘控制节点。如果每次都调用 rosrun 逐一启动,显然效率低下,如何优化?

官方给出的优化策略是使用 launch 文件,可以一次性启动多个 ROS 节点。

launch 文件会默认首先启动 roscore。


3.2 实现

① 选定功能包右击 ---> 添加 launch 文件夹

② 选定 launch 文件夹,右击 ---> 添加 XXX.launch 文件

③ 编辑 launch 文件内容:

复制代码
<launch>
    <node pkg="helloworld" type="demo_hello" name="hello" output="screen" />
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1"/>
    <node pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" name="key1" />
</launch>

★ node :包含的某个节点

✄ pkg :功能包

✄ type :被运行的节点文件

✄ name :为节点命名

✄ output :设置日志的输出目标

④ 运行 launch 文件

复制代码
source ./devel/setup.bash

roslaunch 包名 launch文件名

运行结果: 一次性启动了多个节点。