ROS方向第二次汇报（5）

文章目录

1.本方向内学习内容：
- 1.1.自定义msg：
- - 1.1.1.定义msg文件：
  - 1.1.2.编辑配置文件：
- 1.2.自定义srv：
- - 1.2.1.定义srv文件：
  - 1.2.2.编辑配置文件：
- 1.3.服务通信案例实现：
- - 1.3.1.服务端实现：
  - - 重点语法、接口等的复现与记忆以及一些注意事项：
  - 1.3.1.客户端实现：
  - - 重点语法、接口等的复现与记忆以及一些注意事项：
- 1.4.参数服务器：
- 1.5.URDF集成Rviz基本流程：
- - 1.5.1.新建功能包，导入依赖：
  - 1.5.2.编写urdf文件：
  - 1.5.3.在launch文件集成URDF与Rviz：
  - 1.5.4.在Rviz中显示机器人模型：
- 1.6.再识URDF标签：
- - 1.6.1.link：
  - - visual(描述外观):
    - - geometry（设置连杆形状）:
      - origin(设置偏移量与倾斜角度):
      - material(设置颜色)：
    - 碰撞参数等：
  - 1.6.2.joint：
  - - parent (必须)：
    - child link:
    - origin:
    - axis:（需要转动的关节需要设置这个参数）
  - 1.6.3. 完成小车仿真并加载到launch文件中：
  - 1.6.4.base_footprint优化urdf：

1.本方向内学习内容：

1.1.自定义msg：

1.1.1.定义msg文件：

功能包下新建msg目录，添加文件 Person.msg。

string name
uint16 age
float64 height

1.1.2.编辑配置文件：

package.xml中添加编译依赖与执行依赖

<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

CMakeLists.txt编辑msg相关配置
1.

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  std_msgs #std_msgs必须有
  message_generation #添加编译时依赖，加入这个
)

#配置msg源文件
add_message_files(
   FILES
   Person.msg #添加创建的msg源文件
 )

#生成消息时依赖于std_msgs
generate_messages(
   DEPENDENCIES
   std_msgs#添加std_msgs依赖
 )

去掉该依赖的注释。
4.

#执行时依赖
catkin_package(
#  INCLUDE_DIRS include
#  LIBRARIES plumbing_pub_sub
  CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs message_runtime#加上message_runtime
#  DEPENDS system_lib
)

只放开CATKIN_DEPENDS一句，并加上message_runtime即可。

1.2.自定义srv：

srv=请求＋相应

1.2.1.定义srv文件：

功能包下新建srv目录，添加xxx.srv文件：

int32 num1
int32 num2
---
int32 sum

注意：一定要按照格式来创建，三个-分割线不能少。上面是请求，下面是应答，注意顺序。

1.2.2.编辑配置文件：

与msg编辑配置文件相同。
package.xml中添加编译依赖与执行依赖

<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

CMakeLists.txt编辑msg相关配置
1.

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  std_msgs #std_msgs必须有
  message_generation #添加编译时依赖，加入这个
)

#配置msg源文件
add_message_files(
   FILES
   Addints.srv #添加创建的srv源文件
 )

#生成消息时依赖于std_msgs
generate_messages(
   DEPENDENCIES
   std_msgs#添加std_msgs依赖
 )

去掉该依赖的注释。
4.

#执行时依赖
catkin_package(
#  INCLUDE_DIRS include
#  LIBRARIES plumbing_pub_sub
  CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs message_runtime#加上message_runtime
#  DEPENDS system_lib
)

只放开CATKIN_DEPENDS一句，并加上message_runtime即可。

1.3.服务通信案例实现：

1.3.1.服务端实现：

#! usr/bin/env python 

import rospy
from plumbing_server_client.srv import Addints,AddintsResponse,AddintsRequest

def doNum(request):
    num1 = request.num1
    num2 = request.num2
    
    sum = num1 + num2
    response =AddintsResponse()
    response.sum = sum
    rospy.loginfo("服务器解析的数据num1 = %d, num2 = %d,响应的结果： sum = %d",num1,num2,sum)

    return response


def server():
    rospy.init_node("company")
    server = rospy.Service("addInts",Addints,doNum)
    rospy.loginfo("服务器已经启动了")
    rospy.spin()


if __name__=="__main__":
    server()

请添加图片描述

重点语法、接口等的复现与记忆以及一些注意事项：

1.实例化服务端对象**rospy.Service("话题名",数据类,回调函数)。
2.导包的时候为了方便可以使用通配符*,需要将Response类和Request类都导入。
3.可以这么理解：AddInts是一个大数据类，而AddIntsResponse和AddIntsRequest是AddInts.srv文件编译之后产生的子类。（不准确的说是一分为二）

在产生的中间文件中便可发现继承关系**。所以我们在服务端是用AddIntsResponse实例化对象，在客户端用AddIntsRequest实例化对象，而不是用AddInts实例化对象。
4.回调函数自动接收的参数是请求类型的（在本例中是两个数据），然后需要将数据取出来进行处理num1 = request.num1 num2 = request.num2 sum = num1 + num2。
5.处理过后的结果放入实例化的response=AddintsResponse（）对象中，然后存入处理过后的数据结果response.sum=sum，并返回response。
6.有回调函数都需要使用rospy.spin()。

1.3.1.客户端实现：

#! usr/bin/env python

import rospy
from plumbing_server_client.srv import *
import sys

# ROS中内置了相关函数，这些函数可以判断服务器的状态，如果服务没有启动，那么就让客户端挂起。

def client():
    if len(sys.argv)!=3 :#包括一个默认的参数
        rospy.loginfo("传入的参数个数有误")
        sys.exit(1)

    rospy.init_node("me")
    client = rospy.ServiceProxy("addInts",Addints) #实例化客户端对象
    num1 = int (sys.argv[1])
    num2 = int (sys.argv[2])
    #等待服务器启动
    client.wait_for_service()#如果用rospy.wait_for_service("这里面需要话题名称")
    response = client.call(num1,num2)#组织请求数据，并发送请求，接收响应数据

    rospy.loginfo("响应的数据：%d",response.sum)# 处理响应

 

if __name__=="__main__":
    client()

重点语法、接口等的复现与记忆以及一些注意事项：

1.实例化客户端对象client=rospy.ServiceProxy("话题名"，数据类)，注意这里不是rospy.client，它是一个方法。
2.组织请求数据，并发送请求，接收相应数据。用已经实例化的客户端对象client.call(num1,num2),接收数据response=client.call(num1,num2)
优化：
3.从终端中传入参数：导入sys包，判断参数是否为三个（第一个参数为文件名，加上两个数字应该是三个）

if len(sys.argv)!=3 :#包括一个默认的参数
        rospy.loginfo("传入的参数个数有误")
        sys.exit(1)

不满足条件就打印错误日志信息并退出。len(sys.args)用来获取终端中传入的参数个数,sys.argv是一个列表（list）/数组，里面存放参数（字符），所以取出的时候应该使用下标引用操作符并进行强制转换。

    num1 = int (sys.argv[1])
    num2 = int (sys.argv[2])

4.解决先打开客户端抛出异常的问题：

	client.wait_for_service()#如果用rospy.wait_for_service("这里面需要话题名称")

加在发送请求前即可。

1.4.参数服务器：

1.设置参数：

	rospy.set_param("参数名（键）"，value（值）)

如：

	rospy.set_param("type_p","car")
    rospy.set_param("radius_p",0.15)

复用可以实现覆盖（修改）
查看参数列表：

	rosparam list

查看参数值：

	rosparam get <参数名>

2.查询参数：
相关函数有：(rospy包中)

1.get_param(“参数名”,默认值)#当参数存在时，返回对应的值，不存在返回默认值。
2.get_param_cached(“参数名”,默认值),与get_param使用方法一致，只是效率更高。
3.get_param_names(),获取所有参数名（键）的集合，可用for names in names来遍历输出。
4.has_param("参数名"),判断某个参数是否存在，返回true or false
5.search_param("参数名")，查找某个参数的键（/参数名）

3.删除参数：

	rospy.delete_param("参数名")

1.5.URDF集成Rviz基本流程：

1.5.1.新建功能包，导入依赖：

请添加图片描述
由于不涉及编写py/cpp文件，所以不需要导入roscpp、rospy等功能包。需要导入urdf、xacro依赖。
在这里插入图片描述
在功能包路径下创建以下四个文件夹。

1.5.2.编写urdf文件：

<robot name="myCar">
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.5 0.2 0.1"/>
            </geometry>
        </visual>
    </link>
</robot>

一定要要注意/的位置！！！！！！！！！

1.5.3.在launch文件集成URDF与Rviz：

<launch>
     <!-- 在参数服务器载入urdf文件 -->
    <param name="robot_description" textfile="$(find urdf01_rviz)/urdf/car.urdf"/>
    <!-- 启动Rviz -->
    <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" args="-d $(find urdf01_rviz)/config/show_myCar.rviz "/>

</launch>

------------------------ 在参数服务器载入urdf文件 ------------------------
robot name固定（robot_description），文件路径格式：$(find 包名)路径到文件
--------------------------------- 启动Rviz ---------------------------------
pkg、type、name都是rviz，后面的args是rviz配置文件的路径，该配置文件最好放在当前功能包下的config文件夹中。

1.5.4.在Rviz中显示机器人模型：

用roslaunch启动。
请添加图片描述
添加RobotModel、Axes,然后将FIxed Frame设置为base_link

请添加图片描述
成功显示模型。

1.6.再识URDF标签：

成双标签/加在第二个最前面，单标签/加在最后面。

1.6.1.link：

link和robot标签都有name的属性。

visual(描述外观):

geometry（设置连杆形状）:

标签1：
box(盒状)，属性：size=“长宽高”
标签2：
cylinder(圆柱)，属性：radius="半径 length=“高”
标签3：
sphere（球体），属性：radius=“半径”
标签4：
mesh（为连杆添加皮肤），属性filename=“路径”（格式：package://功能包名/路径到文件）
请添加图片描述

origin(设置偏移量与倾斜角度):

属性1：
xyz="x偏移 y偏移 z偏移 "
属性2:
rpy=“x翻滚量 y俯仰量 z偏航量”（单位是弧度）

material(设置颜色)：

material含有name属性。
标签1：
color,属性rgba（红绿蓝透明度）=“x y z a”(四者取值[0,1])

碰撞参数等：

后续介绍。

1.6.2.joint：

有两个属性：name和type
其中type包括：
在这里插入图片描述

parent (必须)：

属性：
link=“父link名”

child link:

属性：
link=“子link名”

origin:

属性：
xyz=“x y z”(各轴线上的偏移量) rpy=“r p y”(各轴线上的偏移弧度)

axis:（需要转动的关节需要设置这个参数）

属性：
**xyz用于设置围绕哪个轴运动。**xyz=“ 0 0 1 ”表示绕z轴旋转

1.6.3. 完成小车仿真并加载到launch文件中：

编写urdf文件：
小炮车（mesh）

 0.17" rpy="0.0 1.05 1.57"/>
        
        
    </joint>
    <link name="paoGuan">
        <visual>
            <geometry>
                <cylinder radius="0.02" length="0.45"/>
            </geometry>
            <material name="color">
                <color rgba="1.0 0.2 0.3 0.55"/>
            </material> 
        </visual>
    </link>
</robot>

请添加图片描述

简陋小车:(带camera)

<robot name="myCar">
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.3 0.2 0.1"/>
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
            <material name="color">
                <color rgba="0.8 0.5 0.0 0.5"/>
            </material>
        </visual>
    </link>

    <link name="cam">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.02 0.05 0.05"/>
            </geometry>
            <origin xyz="0.0 0.0 0.025" rpy="0.0 0.0 0.0"/>
            <material name="cam_color">
                <color rgba="0 0 1 0.5"/>
            </material>
        </visual>
    </link>

    <joint name="camera2Base" type="continuous">
        
        <parent link="base_link"/>
        <child link="cam"/>
        <origin xyz="0.12 0 0.05" rpy="0.0 0.0 0.0"/>
        <axis xyz="0 0 1"/> 
    </joint>
</robot>

1.关节优先：
关节的位置确定了子连杆和父连杆的相对位置关系，关节的参考系是主参考系，而子连杆的参考系是以关节为中心的参考系。
2.配置机器人状态发布者及相关节点：
要成功显示机器人模型，需要在launch文件中添加：

 <node pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" name="joint_state_publisher"/>
<node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher"/>

如果要查看机器人关节旋转效果，需要在launch文件中添加：

<node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher"/>

并注释关节信息发布节点（解决cam抖动的问题）。
3.关节中心（位置）默认与父连杆中心重合

1.6.4.base_footprint优化urdf：

默认情况下，底盘中心点位于地图原点上，所以会导致机器人模型半沉入地下，可以使用优化策略，将初始link设置为一个尺寸极小的link（如半径为0.001m的球体或边长为0.001的立方体），然后再在初始link上添加底盘等刚体，这样实现，虽然仍然存在半沉现象，但可以基本忽略。
添加初始link：

<link name="base_footprint">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.001 0.001 0.001"/>
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
            <material name="color">
                <color rgba="0.8 0.5 0.0 0.5"/>
            </material>
        </visual>
    </link>

添加关节：

<joint name="fp" type="fixed">
        <parent link="base_footprint"/>
        <child link="base_link"/>
        <origin xyz="0 0 0.05" rpy="0.0 0.0 0.0"/>
    </joint>