0、引言

之前做过一个使用了ROS的项目，但是在那个项目中ROS并不是主体，只用了一点点，只是各种安装，照着其他人的博客复制粘贴代码，所以对ROS并不了解，我本身是做机器人硬件的，现在机器人绝大多数都使用ROS了我做的一些底层硬件需要和上位机进行talk，所以需要用到ROS_Control，但了解了一下ROS_Control发现想要学这个东西要绕过ROS很难，所以准备系统的学习一下ROS。

0.1、ROS 和ROS2

之前了解到过ROS2，想必是比ROS更先进的新版本吧，我们知道机器人这个行业发展迅速，那么ROS是否将要被淘汰呢？如果要开始学习一个要被淘汰的东西还是很亏的，但查了一写资料后我发现目前阶段，以我的水平还是学ROS比较合适，因为ROS目前已经成熟了，同时入门也比较简单，很多坑都被踩过，当然最重要的还是ROS相对当前的ROS2来说比较成熟。

0.2、ROS版本

ROS版本这里我选择了melodic，ubuntu版本选择的是18。因为之前已经完成了ROS的安装了，这里也就不再从“0”开始了。

0.3、大体了解ROS

首先我选择对ROS进行一个大体的了解，这有助于后面的学习，同时可以让我对ROS 整体有一个基本的了解，同时确定自己需要学习哪部分，避免浪费时间。

0.3.1、知乎一下

首先我在知乎上找到这样一篇文章 《ROS学习入门（抛砖引玉篇）》 这篇文章很好的规划了ROS学习的整体方案，我准备参照这个进行学习，主要还是依靠官方的Tutorial: ROS Tutorials当然也有 中文版

https://zhuanlan.zhihu.com/p/26007106

然后注意到这个博主在做一个项目点开看了下：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/26644994

在这篇文章中看到了一个rosserial_arduino，这个包是可以和Arduino单片机进行链接的，它还说到了rosserial，这个包中提供了和STM32单片机连接的方法，所以我决定之后会重点看一下这个包。

1、开始学习ROS

前面提到过，我准备使用ROS官方的tutorials来学习ROS，但我的英语水平不允许我用英文版的学习，所以我选择的是中文版的教程。

1.1、Ubuntu和ROS的安装

这一部分因为在之前项目中安装过，所以这里就直接使用了。

1.2、ROS文件系统导览

1、rospack find

$ rospack find [package_name]

用包的名称取代*[package_name]*这个命令可以输出包的路径。

2、roscd

$ roscd [locationname[/subdir]]

输入包的名称后可以直接cd到目标目录下后面加上/也可以切换到其子目录。
注意，就像ROS中的其它工具一样，roscd只能切换到那些路径已经包含在ROS_PACKAGE_PATH环境变量中的软件包。要查看 ROS_PACKAGE_PATH中包含的路径，可以输入：

$ echo $ROS_PACKAGE_PATH

3、rosls

$ rosls [locationname[/subdir]]

能够直接查看某软件包文件夹下的列表。

上述的命令均属于rosbash命令集有空要都看一下。

4、Tab补全功能

这个功能就是可以直接按Tab补全剩下的内容，比如：

$ roscd roscpp_tut<<<按TAB键>>>

会自动补全

$ roscd roscpp_tutorials/

如果要查看当前安装的所有软件包的列表，你也可以利用TAB补全：

$ rosls <<<双击TAB键>>>

1.3 创建ROS软件包（catkin）

1.3.1、查看与rospy直接相关的依赖包。

$ rospack depends1 rospy

1.3.2、查看与rospy间接相关的依赖包。

$ rospack depends rospy

二者的区别就是 depends后有没有“1”。

此外该节还说明了在软件包中一些标签的作用和格式，

1.4 构建软件包

$ catkin_make
Base path: /home/waitingforwind/catkin_ws
Source space: /home/waitingforwind/catkin_ws/src
Build space: /home/waitingforwind/catkin_ws/build
Devel space: /home/waitingforwind/catkin_ws/devel
Install space: /home/waitingforwind/catkin_ws/install
####
#### Running command: "make cmake_check_build_system" in "/home/waitingforwind/catkin_ws/build"
####
####
#### Running command: "make -j4 -l4" in "/home/waitingforwind/catkin_ws/build"
####

1.5 理解ROS节点

1、roscore

$ roscore

roscore是你在运行所有ROS程序前首先要运行的命令。 不知道是干什么的，刚刚在帮师兄录制.bag文件的 时候就没运行这个命令。

2、rosnode list

$ rosnode list

该命令会列出活动的节点。

3、rosnode info

$ rosnode info /rosout

返回某个特定节点的信息。

4、rosrun

$ rosrun [package_name] [node_name]

可以直接运行某个软件包的某个节点，而不用知道这个节点的路径

5、节点重命名

$ rosrun turtlesim turtlesim_node __name:=my_turtle

将turtlesim_node节点重命名为my_turtle

6、ping

$ rosnode ping my_turtle

查看my_turtle节点的延迟，即连接状态。

1.6、理解ROS话题

1.6.1、使用rqt_graph查看节点、话题之间的关系

在真正使用ROS的机器人中，其节点以及话题的数量非常多，很难对其进行解析，而ROS为我们准备了一个实用的工具：rqt_graph 它可以用图示的的方式展示话题、节点间相互的关系，方便我们梳理他们的关系。
开启命令：

$ rosrun rqt_graph rqt_graph

输入上述命令，如果你的Ubuntu正在运行ROS则会出现下图：

这里我运行了乌龟模拟器和键盘操控乌龟的指令出现了上述图片，如果将鼠标放置到节点或话题名称上还会有颜色区分。

1.6.2、rostopic echo

rostopic echo可以显示在某个话题上发布的数据。

$ rostopic echo [topic]

在使用乌龟模拟器，检测键盘输入话题时，使用这个命令查看时发现执行该命令后终端没有输出任何值，这是因为这个话题还没有任何输入所以这个echo命令不会输出任何东西，当我们切换到键盘输入捕获的窗口，并进行输入时，就会有所反应。

1.6.3、rostopic list

rostopic list能够列出当前已被订阅和发布的所有话题。
该命令有子命令 双击Tab可以查看子命令。
其中

$ rostopic list -v

命令会列出所有发布和订阅的主题及其类型的详细信息。

1.6.4、rostopic type

从这部分开始就要涉及到消息了，目前在我看来ROS的话题就像是一个布告栏，而消息就像便签，各个节点把数据写到便签上放在布告栏上面，而这些便签长得也不一样，有的是寻人启示，有的是招聘，有的是招租。

rostopic type命令用来查看所发布话题的消息类型。
该命令的用法如下：

$ rostopic type [topic]

可以用这个命令来查看发送到键盘捕获话题的消息。

1.6.5、用rosmsg show

这个命令可以查看消息的详细信息。
用法如下

$ rosmsg show [msg]

将1.6.4中查看到的消息作为这个命令的输入，我们看看到返回了两个浮点型的三维向量，分别是乌龟的角速度和线速度。

1.6.6、rostopic pub

rostopic pub可以把数据发布到当前某个正在广播的话题上。
用法如下：

$ rostopic pub [topic] [msg_type] [args]

在如下命令中：

$ rostopic pub -1 /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/Twist -- '[2.0, 0.0, 0.0]' '[0.0, 0.0, 1.8]'

这条命令将消息发布到指定的话题：
rostopic pub
这一选项会让rostopic只发布一条消息，然后退出：
-1
这是要发布到的话题的名称：
/turtle1/cmd_vel
这是发布到话题时要使用的消息的类型：
geometry_msgs/Twist
这一选项（两个破折号）用来告诉选项解析器，表明之后的参数都不是选项。如果参数前有破折号（-）比如负数，那么这是必需的。
" --"
如前所述，一个turtlesim/Velocity消息有两个浮点型元素：linear和angular。在本例中，’[2.0, 0.0, 0.0]‘表示linear的值为x=2.0, y=0.0, z=0.0，而’[0.0, 0.0, 1.8]'是说angular的值为x=0.0, y=0.0, z=1.8。这些参数实际上使用的是YAML语法，在YAML命令行文档中有描述。
‘[2.0, 0.0, 0.0]’ ‘[0.0, 0.0, 1.8]’

用rostopic pub -r命令可以发布源源不断的命令，若没有子命令-r则只发送一次，-r后面的数字为发送的频率单位Hz。

1.6.7、rostopic hz

rostopic hz报告数据发布的速率。

用法：

$ rostopic hz [topic]

1.6.？、双击Tab查看子命令

1.6.？、命令后输入-h查看命令帮助

rqt_plot的使用

在这里遇到了问题
首先是打开的窗口不正常，与Tutorials的结果不同，点加号之后也没有反应。

后面就报错了。

最后查到了解决方案，是因为缺少了matplotlib这个包安装该包即可，需要根据报错安装python2 or python3版本的matplotlib。
参考博客ubuntu18.04无法使用rqt_plot问题，解决大全
按照这个博客做完后，点加号发现还是没有反应， 是因为窗口太小了，在右下角把窗口托大即可。

1.7、使用rqt_console和roslaunch

1.8、使用rosed在ROS中编辑文件

$ rosed [package_name] [filename]

1.9、创建ROS消息和服务

1.9.1、用echo命令输出内容到文件

如下命令：

$ echo "int64 num" > msg/Num.msg

向Num.msg文件中输出了 int64 num的内容。

1.9.2、cd 后退操作

$ cd -

返回到上一次cd命令时的位置，类似文件管理器中的后退操作。

1.9.3、rosmsg show 和rossrv show 命令

这两个命令用法基本一样这里只列出rosmsg命令。
用法：

$ rosmsg show [message type]

如果忘记msg文件的位置还可以直接输入msg文件的名称，而不用输入包名。

1.10、发布者、订阅者和服务、客户端

1.11、rosbag

之前帮师兄录制过这个bag文件，所以这部分操作还有一点点熟悉。主要记录几个重要命令吧。

$ rosbag record -a

会自动创建一个以当前时间命名的bag文件，-a 表示录制所有的话题。

$ rosbag info <your bagfile>

这个命令可以查看bag文件的详细信息，如录制时间等，例如：

path:        2014-12-10-20-08-34.bag
version:     2.0
duration:    1:38s (98s)
start:       Dec 10 2014 20:08:35.83 (1418270915.83)
end:         Dec 10 2014 20:10:14.38 (1418271014.38)
size:        865.0 KB
messages:    12471
compression: none [1/1 chunks]
types:       geometry_msgs/Twist [9f195f881246fdfa2798d1d3eebca84a]rosgraph_msgs/Log   [acffd30cd6b6de30f120938c17c593fb]turtlesim/Color     [353891e354491c51aabe32df673fb446]turtlesim/Pose      [863b248d5016ca62ea2e895ae5265cf9]
topics:      /rosout                    4 msgs    : rosgraph_msgs/Log   (2 connections)/turtle1/cmd_vel         169 msgs    : geometry_msgs/Twist/turtle1/color_sensor   6149 msgs    : turtlesim/Color/turtle1/pose           6149 msgs    : turtlesim/Pose

bag文件的播放

$ rosbag play -r 2 <your bagfile>

-r后的参数表示播放的倍率。
--immediate将以计算机能达到的最快速度回放
录制数据子集

$ rosbag record -O subset /turtle1/cmd_vel /turtle1/pose

-o表示将数据录制到名为subset的文件中。

而其后面的topic名字则为本次要录制的topic，如若此做，那么rosbag record 只会录制制定的话题。

参考文献

[1] 百度: 百度百科.[X] 总线
[2] CSDN: 还是羊脂球.[B] CAN总线详解