[ROS Husky主題實作] 單元1 : 創建 WORKSPACE 和 讓Husky Car自主移動的Publisher (發佈者/節點)

<source : gazebo中的模擬截圖>

一、前言

開始進行ROS應用開發前，最重要的就是建立開發環境，常見的工作環境名稱為 "catkin_ws"，也可以依據你的實際需求做其他命名。

在 "catkin_ws"中，通常會有 "src"、"build"、"devel"等3個資料夾。我們所撰寫或下載的程式碼都會放在"src"。"build" 是放置編譯過程中的暫存資料 ; "devel" 則是存放編譯完的資料。因此，在開發過程中，開發者僅會使用到 "src" 資料夾，而不會碰觸到 "build" 和 "devel" 資料夾。

本次實作將透過創建工作空間和撰寫讓 Husky Car 隨機駕駛的 Publisher Node，更進一步熟悉關於ROS應用的基本觀念。

順帶一提，實作的系統為 Ubuntu 16.04 和 ROS Kinetic。

二、實作解說

(一)、創建工作空間

工作空間其實就是一個存儲 Package (套件包)的 directories(路徑)。 創建工作空間的步驟如下 :

1.創建工作空間

$ mkdir ~/catkin_ws

2.建立 "src" 資料夾

$ mkdir ~/catkin_ws/src

如同先前所提， "src" 為我們放置開發程式碼的路徑，因此在建立完工作空間後，接這就是建立 "src"。

3.進到 "src"，並對工作空間初始化

$ cd ~/catkin_ws/src

$ catkin_init_workspace

(二)、創建Package 和 Publisher Node

建立工作空間後，未來要創建新的套件或撰寫任何程式碼，都記得要先進到 "src"中。我們希望讓 Husky Car 能隨機移動，實現的過程將會藉由建立名為 "random_husky_driver" 套件包，在套件包底下建立一個Publisher Node，再發布移動的資料到 "/husky_velocity_controller/cmd_vel" 的Topic，順利實現讓Husky Car 隨機移動的目的。

接下來，我們從創建套件包開始。

1.進入 "src"

$ cd ~/catkin_ws/src 

2.創建package(套件包)

$ catkin_create_pkg <套件包名稱> <相依套件1> <相依套件2> <相依套件3> ...

此處範例為 $ catkin_create_pkg random_husky_driver roscpp std_msgs

如下圖所示 :

套件建立完後，將會在 "random_husky_driver"那層路徑看到屬於該套件的 "src"，關於此套件的程式碼將會存放於此 "src" 中，詳細的路徑如下圖所示。

3.編輯名為 random_driver.cpp 的程式文件檔

$ gedit random_driver.cpp

關於程式碼，請見本文第三部份。

4.編譯程式碼

設定 package.xml 和 CMakeLists.txt 內容。

package.xml >>

CMakeLists.txt >>

1.查找相關的CMake套件

2.設定catkin_package

3.設定可執行目標 和 指定連接可執行目標之套件

完成上述檔案編輯後，存檔關閉，回到 catkin_ws，執行編譯。

$ cd ~/catkin_ws

$ catkin_make

5.更新環境變數，執行 Launch 檔，開啟gazebo等相關設定

$ source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

$ roslaunch husky_gazebo husky_empty_world.launch

6.執行新建的Publisher node 程式

$ rosrun random_husky_driver random_driver

(如果 terminal 顯示找不到套件，則在下一次更新環境變數的指令，再重新執行)

$ source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

正常執行後，husky_car將在gazebo中自主移動，如下圖所示。

7.查看message內容

透過以下指令，將可以看到發佈的message，線性的x值和角度的z值呈隨機變化。

$ rostopic echo /husky_velocity_controller/cmd_vel

(三)、程式碼解說

---

#include <ros/ros.h>

#include <geometry_msgs/Twist.h>

#include <stdlib.h>

int main(int argc, char **argv){

//initializes ROS, and sets up a node

ros::init(argc, argv, "random_husky_commands");

ros::NodeHandle bh;

//create the publisher, and tells it to publish

//to the husky_velocity_controller/cmd_vel topic, with a queue size of 100

ros::Publisher pub=nh.advertise<geometry_msgs::Twist>("husky_velocity_controller/cmd_vel", 100);

//Sets up the random number generator

srand(time(0));

//sets the loop to publish at a rate of 10Hz

ros::Rate rate(10);

  while (ros::ok())

  {

    //declares the message to be sent

    geometry_msgs::Twist msg;

    //random x value between -2 and 2

    msg.linear.x = 4*double(rand())/double(RAND_MAX)-2; 

    //random y value between -3 and 3

    msg.angular.z = 6*double(rand())/double(RAND_MAX)-3;

    //publish the message

    pub.publish(msg);

    //delays until it is time to send another message

    rate.sleep();

  }

}

---

1.

#include <ros/ros.h>
#include <geometry_msgs/Twist.h>

載入必要的標頭檔

<ros/ros.h>定義了ROS運行的基本功能。<geometry_msgs/Twist.h>定義了所需的訊息型式。

2.

ros::init(argc, argv, "random_husky_commands");
ros::NodeHandle nh;

第一行為初始化這個名為 "random_husky_commands"的節點。第二行的宣告，方便對節點資源的使用與管理。

3.

ros::Publisher pub=nh.advertise<geometry_msgs::Twist>("husky_velocity_controller/cmd_vel", 100);

該行定義發布message的動作，發布的訊息為 "geometry_msga::Twist"，Topic為 "husky_velocity_controller/cmd_vel"。

100表示message的佇列大小為100，也就是可存放100單位的message。值越大，訊息的緩存空間越大。

在實際的移動狀況中，我們會設定的較小的值，因為過大的值會增加機器人的移動風險。而對於感測器而言，會使用較大的設定值來降地資料丟失的機率。

4.

ros::Rate rate(10)
...
rate.sleep()

ros::Rate rate(10)，控制迴圈執行的頻率，頻率是10Hz。rate.sleep則表示讓節點在一個週期工作後，休息一段時間，10Hz (100 ms)後，再進行下一段循環工作。

5.

while(ros::ok())

該指令表示，除非接收到停止指令，否則程式會繼續執行。

6.

msg.linear.x=4*double(rand())/double(RAND_MAX)-2;
msg.angular.z=6*double(rand())/double(RAND_MAX)-3;

定義發送的訊息資料。

7.

pub.publish(msg)

定義將訊息加入發佈佇列中，進行發佈。

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參考資料 :

• ROS.org : WritingPublisherSubscriber(c++)
• clearpathrobotics
• [CSDN] ROS下的CMakeList.txt編寫

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