【ROS2学习笔记】rqt 模块化可视化工具

前言

本系列博文是本人的学习笔记，自用为主，不是教程，学习请移步其他大佬的相关教程。前几篇学习资源来自鱼香ROS大佬的详细教程，适合深入学习，但对本人这样的初学者不算友好，后续笔记将以@古月居的ROS2入门21讲为主，侵权即删。

一、学习目标

理解 rqt 的核心定位 ------轻量化、模块化的可视化工具，解决 RViz"功能过重、操作繁琐" 的痛点
掌握 rqt 的安装与启动（1 行命令搞定）
熟练使用 6 个核心模块：日志显示、图像显示、话题发布 / 服务调用、数据曲线绘制、数据包管理、节点可视化
清晰区分 rqt 与 RViz 的适用场景（知道什么时候该用哪个工具）
记住 rqt 的核心优势："按需加载模块，轻量化操作，专注单一功能"

二、先搞懂：rqt 是什么？为什么需要它？

2.1 一句话定义：ROS 的 "工具箱式可视化工具"

rqt（ROS Qt-based Toolkit）是基于 Qt 开发的模块化可视化工具集，它把 "日志查看、图像显示、话题调试" 等功能拆分成一个个独立的 "小模块"，需要哪个功能就加载哪个，不用像 RViz 那样加载整个三维环境，轻量化且操作简单。

2.2 为什么用 rqt？（对比 RViz，解决小白痛点）

你有没有过这些困扰？

只想看个摄像头图像，却要启动 RViz、添加 Image 显示项、配置参考系 ------ 步骤繁琐；
调试节点时，想实时看日志输出，却要开多个终端切换 ------ 效率低；
想临时发布一个话题（比如控制机器人速度），却要写代码或记复杂命令 ------ 麻烦。

rqt 的出现就是为了解决这些问题，它的优势和 RViz 的区别如下：

对比维度	rqt（模块化工具集）	RViz（三维可视化平台）
核心特点	轻量化、模块化（按需加载功能）	重量级、一体化（专注三维场景可视化）
操作复杂度	简单（每个模块 1-2 步操作）	较复杂（需配置参考系、显示项、话题等）
适用场景	1. 快速查看图像 / 日志2. 临时发布话题 / 调用服务3. 画简单数据曲线	1. 三维场景可视化（如机器人模型、点云、路径）2. 多传感器数据融合显示
启动速度	快（秒级启动）	较慢（需加载三维环境）

结论：rqt 适合 "轻量级、单一功能" 的调试（比如只看图像、发话题），RViz 适合 "复杂三维场景" 的可视化（比如机器人导航、点云重建）。

三、rqt 基础：安装与启动（超简单！）

3.1 安装 rqt（ROS2 Humble 为例）

打开终端，执行 1 行命令即可安装 rqt 核心包（包含大部分常用模块）：

复制代码

# 安装ROS2 Humble对应的rqt包
sudo apt install ros-humble-rqt

若需要更全的模块（如数据包管理、高级调试），可安装扩展包（可选）：
复制代码
```
sudo apt install ros-humble-rqt-*  # 安装所有rqt相关扩展模块
```

3.2 启动 rqt

安装完成后，终端输入 1 个命令直接启动：

复制代码

rqt

预期效果：弹出 rqt 主窗口，默认是 "空白界面"，顶部有Plugins菜单（核心入口，所有模块都从这里加载）。

3.3 rqt 主界面初识（小白必看）

rqt 界面很简洁，核心操作都围绕 "顶部 Plugins 菜单"：

界面元素	作用	小白操作场景
顶部`Plugins`菜单	加载 / 卸载 rqt 模块（核心入口）	想查看图像→Plugins→Visualization→Image View
中间工作区	显示加载的模块界面	加载 Image View 后，这里显示摄像头图像
底部状态栏	显示模块状态（如话题连接情况）	话题连接成功→显示 "Connected"
右侧`Config`按钮	保存 / 加载 rqt 配置（可选）	常用模块配置好后，保存为 "my_config"，下次直接加载

四、rqt 核心模块实战（小白一步到位）

每个模块都按 "打开路径 → 操作步骤 → 应用场景" 的逻辑讲解，确保你能跟着做、用得上。

4.1 模块 1：日志显示（rqt_console）------ 调试节点必备

作用：

集中显示所有 ROS 节点的日志输出（INFO/WARN/ERROR），不用开多个终端切换，方便调试。

操作步骤：

打开模块：顶部Plugins → Logging → Console；
筛选日志（可选）：
- 顶部下拉框选日志级别（INFO/WARN/ERROR），比如只看错误日志；
- 输入 "关键词" 过滤（如输入 "turtle"，只看小海龟节点的日志）；
启动一个节点测试（比如小海龟）： bash
复制代码
```
ros2 run turtlesim turtlesim_node  # 启动小海龟仿真器
```
效果：rqt Console 窗口会实时显示小海龟节点的INFO日志（如 "Starting turtlesim with node name '/turtlesim'"）。

应用场景：

调试节点时，快速定位错误（比如节点启动失败的ERROR日志）；
监控多个节点的运行状态（如同时看相机、激光雷达节点的日志）。

4.2 模块 2：图像显示（rqt_image_view）------ 看摄像头图像超简单

作用：

轻量化显示图像话题（如相机、深度图像），比 RViz 少了 "配置参考系" 的步骤，1 步到位。

操作步骤：

打开模块：顶部Plugins → Visualization → Image View；
选择图像话题：
- 窗口顶部下拉框会列出所有已发布的图像话题（如/image_raw、/rgb/image_raw）；
- 选你要查看的话题（比如 Gazebo 仿真相机的/image_raw）；
效果：窗口实时显示图像，支持鼠标滚轮缩放、点击查看像素值（右下角显示 x/y 坐标和 RGB 值）。

应用场景：

快速验证相机是否工作（真实 USB 相机或 Gazebo 仿真相机）；
调试图像处理节点（比如看图像裁剪、滤波后的效果）。

4.3 模块 3：话题发布 / 服务调用（rqt_publisher + rqt_service_caller）------ 临时调试神器

3.1 话题发布（rqt_publisher）------ 不用写代码，临时发话题

作用：

手动发布 ROS 话题（如/cmd_vel控制机器人速度、/turtle1/cmd_vel控制小海龟），适合临时调试。

操作步骤（以控制小海龟为例）：

打开模块：顶部Plugins → Topics → Publisher；
添加话题：
- 点击左下角+号 → 输入话题名/turtle1/cmd_vel，消息类型geometry_msgs/msg/Twist → 点击OK；
设置话题数据：
- 展开twist → 展开linear → 把x设为2.0（小海龟前进速度 2m/s）；
- 展开angular → 把z设为1.8（小海龟左转角速度 1.8rad/s）；
启动发布：
- 勾选话题名前的Enabled复选框 → 小海龟开始运动；
- 想停止时，取消勾选Enabled即可。

3.2 服务调用（rqt_service_caller）------ 手动触发服务

作用：

手动调用 ROS 服务（如小海龟的/spawn生成新海龟、/kill删除海龟），不用写客户端代码。

操作步骤（以生成新海龟为例）：

打开模块：顶部Plugins → Services → Service Caller；
选择服务：
- 顶部下拉框选服务名/spawn（小海龟生成服务）；
设置服务参数：
- x设为5.0，y设为5.0（新海龟的位置）；
- theta设为0.0（朝向）；
- name设为turtle2（新海龟名字）；
调用服务：点击Call按钮 → 小海龟窗口生成turtle2。

应用场景：

临时控制机器人运动（发布/cmd_vel）；
调试服务节点（如验证/spawn服务是否正常工作）。

4.4 模块 4：数据曲线绘制（rqt_plot）------ 直观看数据变化

作用：

把 ROS 话题的数值数据（如速度、位置）绘制成实时曲线，直观观察数据变化趋势（比如机器人速度是否稳定）。

操作步骤（以绘制小海龟速度为例）：

打开模块：顶部Plugins → Visualization → Plot；
添加要绘制的话题字段：
- 点击左下角+号 → 输入话题字段/turtle1/cmd_vel/linear/x（小海龟 x 轴速度） → 点击OK；
发布速度话题（触发曲线）：
- 用 rqt_publisher 发布/turtle1/cmd_vel，把linear/x在0~2之间切换；
效果：窗口实时绘制 "时间 - 速度" 曲线，x 轴是时间，y 轴是速度值，能看到速度的变化趋势。

应用场景：

调试机器人运动控制（如看速度是否平稳，有无突变）；
分析传感器数据（如看激光雷达某一方向的距离变化）。

4.5 模块 5：数据包管理（rqt_bag）------ 录制 / 回放 ROS 数据

作用：

录制 ROS 话题数据到.bag文件（数据包），后续可以回放数据，复现测试场景（比如复现机器人的一次导航过程）。

操作步骤（录制小海龟速度话题为例）：

打开模块：顶部Plugins → Recording → Bag；
录制数据：
- 点击左上角Record按钮 → 勾选要录制的话题（如/turtle1/cmd_vel） → 点击Start Recording；
- 选择保存路径，输入文件名（如turtle_vel.bag） → 开始录制；
停止录制：点击Stop Recording；
回放数据：
- 点击左上角Play按钮 → 选择刚才保存的turtle_vel.bag → 点击Start Playing；
- 启动小海龟节点 → 小海龟会按录制时的速度运动。

应用场景：

复现 bug 场景（录制出问题时的话题数据，后续反复回放调试）；
分享测试数据（把.bag文件发给别人，复现你的测试结果）。

4.6 模块 6：节点可视化（rqt_graph）------ 看节点关系图

作用：

生成 ROS 节点、话题、服务的关系图（类似 "思维导图"），直观看到 "哪个节点发布了哪个话题""哪个节点订阅了哪个话题"。

操作步骤：

打开模块：顶部Plugins → Introspection → Node Graph；

启动节点测试（如小海龟 + 键盘控制）：

复制代码

ros2 run turtlesim turtlesim_node  # 节点1：小海龟仿真器
ros2 run turtlesim turtle_teleop_key  # 节点2：键盘控制

效果：窗口显示两个节点（/turtlesim、/teleop_turtle），以及它们之间的话题/turtle1/cmd_vel（teleop_turtle发布，turtlesim订阅）。

应用场景：

调试节点通信（比如检查 "节点是否正确订阅了话题""话题名是否写错"）；
理解复杂系统的节点关系（如导航系统中 "地图节点""定位节点""规划节点" 的通信关系）。

五、rqt vs RViz 终极对比（小白再也不混淆）

维度	rqt	RViz
核心定位	模块化工具集（单一功能轻量化）	三维可视化平台（复杂场景一体化）
操作复杂度	低（1-2 步加载模块，无需配置参考系）	中（需配置 Fixed Frame、显示项、话题）
适用场景	1. 快速看图像 / 日志2. 临时发话题 / 调服务3. 画数据曲线4. 录 / 放数据包5. 看节点关系	1. 显示机器人三维模型2. 可视化点云 / 激光扫描3. 显示导航路径 / 坐标系4. 多传感器数据融合显示
启动速度	快（秒级）	较慢（需加载三维环境）
资源占用	低（只加载所需模块）	高（加载整个三维渲染引擎）

六、复习要点总结（小白必背）

核心命令：
- 安装：sudo apt install ros-humble-rqt；
- 启动：rqt；
- 加载模块：顶部Plugins → 选择对应模块（如Image View）。
6 个核心模块及用途：
- 日志显示（Console）：看节点日志，调试错误；
- 图像显示（Image View）：轻量化看相机图像；
- 话题 / 服务（Publisher/Service Caller）：临时发话题、调服务；
- 数据曲线（Plot）：绘制度量数据变化；
- 数据包（Bag）：录制 / 回放 ROS 数据；
- 节点图（Node Graph）：看节点通信关系。
工具选择原则：
- 轻量化、单一功能 → 用 rqt；
- 三维场景、多数据融合 → 用 RViz。

rqt 是 ROS 调试的 "瑞士军刀"，小巧灵活，掌握这 6 个模块，能解决 80% 的日常调试需求！