1.3 Ros2快速体验

敬往事一杯酒哈2025-12-12 9:20

ROS2 中涉及的编程语言以C++和 Python为主,ROS2 中的大多数功能两者都可以实现,在本系 列教程中,如无特殊情况,每一个案例也都会分别使用 C++和 Python 两种方案演示。本节我们将 介绍一个最基本的案例------ROS2 版本的 HelloWorld,通过学习本节内容,你可以了解 ROS2 程序 的编写、编译与执行流程。

1.3.1 案例简介

1.需求

编写 ROS2 程序,要求程序运行时,可以在终端输出文本"Helo World"。

2.准备（创建工作空间）

无论是使用 C++还是 Python 编写 ROS2 程序,都需要依赖于工作空间,在此,我们先实现工作空 间的创建与编译,打开终端,输入如下指令:

mkdir -p ws00_helloworld/src #创建工作空间以及子级目录 src,工作空间名称可以自定义

cd ws00_helloworld #进入工作空间

colcon build #编译

上述指令执行完毕,将创建 ws00_helloworld 目录,且该目录下包含 build、install、log、src 共四 个子级目录。

编译是否成功判断：

主要看编译图标的颜色：

  • 绿色：编译成功
  • 黄色：编译有警告，不影响代码运行
  • 红色：编译有报错

3.流程简介

工作空间创建完毕后,我么可以在工作空间下的 src 目录中编写 C++或 Python 程序,且两种语言 的实现流程大致一致,主要包含如下步骤:

  1. 创建功能包;
  2. 编辑源文件;
  3. 编辑配置文件;
  4. 编译;
  5. 执行。

下面两节我们会介绍具体的实现细节。

1.3.2 HelloWorld(C++)

1、创建功能包

终端下,进入 ws00_helloworld/src 目录,使用如下指令创建一个 C++功能包:

ros2 pkg create pkg01_helloworld_cpp --build-type ament_cmake --dependencies rclcpp --node-name helloworld

执行完毕,在 src 目录下将生成一个名为 pkg01_helloworld_cpp 的目录,且目录中已经默认生成了 一些子级文件与文件夹。

创建完功能包后，需要回到工作空间，编译代码，指令如下：

cd .. # 返回工作空间

colcon build # 重新编译

如果想运行代码：

source install/setup.bash # 刷新环境变量

. install /setup.bash # 这个也是刷新环境变量

ros2 run pkg01_helloworld_cpp helloworld

补充说明：

执行后生成的目录结构

执行该指令后，会在当前目录下生成 pkg01_helloworld_cpp 文件夹，核心结构如下：

2、编辑源文件

进入 pkg01_helloworld_cpp/src 目录,该目录下有一 helloworld.cpp 文件,修改文件内容如下:

cpp 复制代码 
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"

int main(int argc, char ** argv)
{
	rclcpp::init(argc,argv);
	auto node=rclcpp::Node::make_shared("helloworld_node_cpp");
	RCLCPP_INFO(node->get_logger(),"hello world!");
	rclcpp::shutdown();
	return 0;
}

3.编辑配置文件

在步骤 1 创建功能包时所使用的指令已经默认生成且配置了配置文件,不过实际应用中经常需要自 己编辑配置文件,所以在此对相关内容做简单介绍,所使用的配置文件主要有两个,分别是功能包 下的 package.xml 与 CMakeLists.txt。

文件内容如下:

package.xml

XML 复制代码 
<?xml version="1.0"?>
<?xml-model href="http://download.ros.org/schema/package_format3.xsd" schematypens="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"?>
<package format="3">
  <name>pkg01_helloworld_cpp</name>
  <version>0.0.0</version>
  <description>TODO: Package description</description>
  <maintainer email="moweiduo@todo.todo">moweiduo</maintainer>
  <license>TODO: License declaration</license>

  <buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend>

  <depend>rclcpp</depend>

  <test_depend>ament_lint_auto</test_depend>
  <test_depend>ament_lint_common</test_depend>

  <export>
    <build_type>ament_cmake</build_type>
  </export>
</package>

<depend>rclcpp</depend>：依赖库

CMakeLists.txt

cpp 复制代码 
cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
project(pkg01_helloworld_cpp)

if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
  add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic)
endif()

# find dependencies
find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(rclcpp REQUIRED)

add_executable(helloworld src/helloworld.cpp)
target_include_directories(helloworld PUBLIC
  $<BUILD_INTERFACE:${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/include>
  $<INSTALL_INTERFACE:include>)
target_compile_features(helloworld PUBLIC c_std_99 cxx_std_17)  # Require C99 and C++17
ament_target_dependencies(
  helloworld
  "rclcpp"
)

install(TARGETS helloworld
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

if(BUILD_TESTING)
  find_package(ament_lint_auto REQUIRED)
  # the following line skips the linter which checks for copyrights
  # comment the line when a copyright and license is added to all source files
  set(ament_cmake_copyright_FOUND TRUE)
  # the following line skips cpplint (only works in a git repo)
  # comment the line when this package is in a git repo and when
  # a copyright and license is added to all source files
  set(ament_cmake_cpplint_FOUND TRUE)
  ament_lint_auto_find_test_dependencies()
endif()

ament_package()

find_package(rclcpp REQUIRED) 这个是刚刚输入指令：ros2 pkg create pkg01_helloworld_cpp --build-type ament_cmake --dependencies rclcpp --node-name helloworld 的 --dependencies rclcpp生成的
add_executable(helloworld src/helloworld.cpp) ：是由 --node-name helloworld 生成的
ament_target_dependencies(

helloworld

"rclcpp"

) 意思是说可执行程序需要依赖于rclcpp
install(TARGETS helloworld

DESTINATION lib/${PROJECT_NAME}) 给可执行文件设置一个安装目录 在当前功能包下的lib目录

4.编译

终端下进入到工作空间,执行如下指令:

colcon build

5.执行

终端下进入到工作空间,执行如下指令:

. install /setup.bash # 这个也是刷新环境变量

ros2 run pkg01_helloworld_cpp helloworld 执行程序文件

1.3.3 HelloWorld(Python)

1.创建功能包

终端下,进入 ws00_helloworld/src 目录,使用如下指令创建一个 python 功能包:

ros2 pkg create pkg02_helloworld_py --build-type ament_python --dependencies rclpy --node-name helloworld

执行完毕,在 src 目录下将生成一个名为 pkg02_helloworld_py 的目录,且目录中已经默认生成了 一些子级文件与文件夹。

2.编辑源文件

进入 pkg02_helloworld_py/pkg02_helloworld_py 目录,该目录下有一 helloworld.py 文件,修改文 件内容如下:

python 复制代码 
import rclpy 

def main(args=None):  # 补充args参数（ROS2标准写法），与rclpy.init匹配
    # 初始化 ROS2
    rclpy.init(args=args)  
    # 创建节点  
    node = rclpy.create_node("helloworld_py_node")  
    # 输出文本  
    node.get_logger().info("hello world!")
    # 释放资源  
    rclpy.shutdown() 

if __name__ == '__main__':  
    main()  # 统一4空格缩进

运行指令：

. install /setup.bash

ros2 run pkg02_helloworld_py helloworld

3.编辑配置文件

与 C++类似的,在步骤 1 创建功能包时所使用的指令也已经默认生成且配置了配置文件,不过实际 应用中经常需要自己编辑配置文件,所以在此对相关内容做简单介绍,所使用的配置文件主要有两 个,分别是功能包下的 package.xml 与 setup.py。

文件内容如下:

setup.py

python 复制代码 
from setuptools import find_packages, setup

package_name = 'pkg02_helloworld_py'

setup(
    name=package_name,
    version='0.0.0',
    packages=find_packages(exclude=['test']),
    data_files=[
        ('share/ament_index/resource_index/packages',
            ['resource/' + package_name]),
        ('share/' + package_name, ['package.xml']),
    ],
    install_requires=['setuptools'],
    zip_safe=True,
    maintainer='moweiduo',
    maintainer_email='moweiduo@todo.todo',
    description='TODO: Package description',
    license='TODO: License declaration',
    extras_require={
        'test': [
            'pytest',
        ],
    },
    # 此处是程序入口
    entry_points={
        'console_scripts': [
            'helloworld = pkg02_helloworld_py.helloworld:main'
        ],
    },
)

注释部分以后可能需要根据实际情况修改。

package.xml

XML 复制代码 
<?xml version="1.0"?>
<?xml-model href="http://download.ros.org/schema/package_format3.xsd" schematypens="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"?>
<package format="3">
  <name>pkg02_helloworld_py</name>
  <version>0.0.0</version>
  <description>TODO: Package description</description>
  <maintainer email="moweiduo@todo.todo">moweiduo</maintainer>
  <license>TODO: License declaration</license>
<!-- 所需要依赖 -->
  <depend>rclpy</depend>
  <depend> --node-name</depend>
  <depend>helloworld</depend>

  <test_depend>ament_copyright</test_depend>
  <test_depend>ament_flake8</test_depend>
  <test_depend>ament_pep257</test_depend>
  <test_depend>python3-pytest</test_depend>

  <export>
    <build_type>ament_python</build_type>
  </export>
</package>

注释部分以后需要根据实际的包依赖进行添加或修改。

4.编译

终端下进入到工作空间,执行如下指令:

colcon build

5.执行

终端下进入到工作空间,执行如下指令:

. install/setup.bash

ros2 run pkg02_helloworld_py helloworld

1.3.4 运行优化

每次终端中执行工作空间下的节点时,都需要调用. install/setup.bash 指令,使用不便,优化策 略是,可以将该指令的调用添加进~/setup.bash,操作格式如下:

法一：

echo "source /{工作空间路径}/install/setup.bash" >> ~/.bashrc

法二：

cd ~/ws00_helloworld # 先进入工作空间根目录

echo "source $(pwd)/install/setup.bash" >> ~/.bashrc

示例:

echo "source /home/ros2/ws00_helloworld/install/setup.bash" >> ~/.bashrc

以后再启动终端时,无需手动再手动刷新环境变量,使用更方便。（重启终端就好）

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