今天在做项目时发现ROS2不能用catkin_make了，才发现自己缺了ROS2的知识，记录一下ROS2的学习

ROS2 学习

11. Creating a workspace

Thanks
ROS默认是启动最上层的工作空间（ overlay），上层工作空间中的功能包会覆盖（override）下层工作空间（underlay）中的同名功能包。所以有多个工作空间存在的时候，我们还需要注意设置工作空间的层次。

11.1 设置ROS2环境变量

Before using ROS 2, it’s necessary to source your ROS 2 installation workspace in the terminal you plan to work in.

11.2 创建一个新的工作空间

$ mkdir -p ~/dev_ws/src
$ cd ~/dev_ws/src

11.3 放置例程代码

现在我们使用的终端已经cd到dev_ws/src路径下，接下来我们在这里先放置一些示例的功能包（下一篇会讲如何创建功能包）

$ git clone https://github.com/ros/ros_tutorials.git -b foxy-devel

11.4 解决依赖问题

在创建好功能包之后，我们最好养成一个比较好的习惯，就是先解决所有功能包的依赖，不然未来编译运行都会有很多问题。
ROS2也提供了自动化的依赖安装方式，需要我们在工作空间的根目录dev_ws下运行如下命令：

$ cd ~/dev_ws
$ rosdep install -i --from-path src --rosdistro foxy -y

这里需要注意一点，以上自动化安装依赖的前提是：每个功能包已经完整的将所依赖的包和库在package.xml文件中声明了。

11.5 编译工作空间

接下来就可以编译代码啦。colcon是ROS2的编译工具，类似于ROS1中的catkin。需要在工作空间的根目录dev_ws下运行：

$ cd ~/dev_ws
$ colcon build

如果提示colcon没有安装的话，可以使用如下命令安装：

$ sudo apt install python3-colcon-common-extensions

colcon build后边还可以跟一些常用的参数：

1. --packages-up-to ：编译指定的功能包，而不是整个工作空间
2. --symlink-install ：节省每次重建python脚本的时间
3. --event-handlers console_direct+ ：在终端中显示编译过程中的详细日志
   在dev_ws工作空间下，可以看到有几个新创建的文件夹，其中的install文件夹就是运行所有节点启动文件和脚本的位置。

11.6 设置环境变量

接下来设置dev_ws工作空间的环境变量：

$ cd ~/dev_ws
$ . install/local_setup.sh

install里有两个很类似的文件：local_setup.sh和setup.sh，前者仅会设置当前工作空间中功能包的相关环境变量，后者还会设置该工作空间下其他底层工作空间的环境变量。现在我们就可以来运行dev_ws工作空间下的turtlesi功能包了：

$ ros2 run turtlesim turtlesim_node

并且如果有同名的包，只会运行当前工作空间下的包。因为这里dev_ws是上层工作空间，ROS2安装的包在下层工作空间。ROS2默认启动上层工作空间，具体运行哪里的包，全看在终端中如何设置环境变量。

12. Creating your first ROS 2 package

12.1 创建功能包

打开终端后进入到dev_ws/src路径下，然后就可以使用如下语法来创建功能包了（以下二选一）：

$ cd ~/dev_ws/src
# CMake包
$ ros2 pkg create --build-type ament_cmake <package_name>
# Python包
$ ros2 pkg create --build-type ament_python <package_name>
# 创建功能包的指令还允许设置节点名，自动生成一个helloworld的例程代码：
# CMake包
$ ros2 pkg create --build-type ament_cmake --node-name my_node my_package
# Python包
$ ros2 pkg create --build-type ament_python --node-name my_node my_package

12.2 编译功能包

$ cd ~/dev_ws
# 编译工作空间下所有的包
$ colcon build
# 如果只想编译某一个包的话:
$ colcon build --packages-select my_package
# 打开一个新的终端，运行下工作空间的环境变量，这样才能让该终端找到新创建的包：
. install/setup.bash

12.3 运行功能包

$ ros2 run my_package my_node

13. Writing a simple publisher and subscriber (C++)

13.1 创建功能包

ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp_pubsub

13.2 创建发布者节点

在cpp_pubsub的src文件夹下，创建一个发布者节点的代码文件publisher_member_function.cpp：

#include <chrono>
#include <functional>
#include <memory>
#include <string>
//"rclcpp/rclcpp.hpp"是ROS2中常用C++接口的头文件
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
//"std_msgs/msg/string.hpp"是ROS2中字符串消息的头文件
#include "std_msgs/msg/string.hpp"using namespace std::chrono_literals;/* This example creates a subclass of Node and uses std::bind() to register a* member function as a callback from the timer. */
//创建一个节点类MinimalPublisher，从rclcpp::Node这个ROS2节点基类继承而来
class MinimalPublisher : public rclcpp::Node{public:/* 这是节点类MinimalPublisherd的构造函数，将count_变量初始化为0，节点名初始化为“minimal_publisher”。构造函数内先是创建了一个发布者，发布的话题名是topic，话题消息是String，保存消息的队列长度是10，然后创建了一个定时器timer_，做了一个500ms的定时，每次触发定时器后，都会运行回调函数timer_callback。*/MinimalPublisher(): Node("minimal_publisher"), count_(0){publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);timer_ = this->create_wall_timer(500ms, std::bind(&MinimalPublisher::timer_callback, this));}private:/*每次触发timer_callback都会发布一次话题消息。message中保存的字符串是Hello world加一个计数值，然后通过RCLCPP_INFO宏函数打印一次日志信息，再通过发布者的publish方法将消息发布出去。*/void timer_callback(){auto message = std_msgs::msg::String();message.data = "Hello, world! " + std::to_string(count_++);RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());publisher_->publish(message);}rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;size_t count_;};
/*最后就是main函数啦，先初始化ROS2节点，然后使用rclcpp::spin创建MinimalPublisher，并且进入自旋锁，当退出锁时，就会关闭节点结束。*/int main(int argc, char * argv[]){rclcpp::init(argc, argv);rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalPublisher>());rclcpp::shutdown();return 0;}

13.3 设置依赖项

打开功能包的package.xml文件，修改以下内容：

<license>Apache License 2.0</license>

添加依赖项，放到ament_cmake下边:

<depend>rclcpp</depend>
<depend>std_msgs</depend>

接下来打开CMakeLists.txt文件，在find_package语句下添加：

find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)add_executable(talker src/publisher_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)install(TARGETS talker DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

13.4 创建订阅者

创建订阅者的代码subscriber_member_function.cpp：

#include <memory>#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"using std::placeholders::_1;class MinimalSubscriber : public rclcpp::Node{public:/*现在的节点名叫minimal_subscriber，构造函数中创建了订阅者，订阅String消息，订阅的话题名叫做“topic”，保存消息的队列长度是10，当订阅到数据时，会进入回调函数topic_callback。*/MinimalSubscriber(): Node("minimal_subscriber"){subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>("topic", 10, std::bind(&MinimalSubscriber::topic_callback, this, _1));}private:void topic_callback(const std_msgs::msg::String::SharedPtr msg) const{RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "I heard: '%s'", msg->data.c_str());}rclcpp::Subscription<std_msgs::msg::String>::SharedPtr subscription_;};int main(int argc, char * argv[])
{rclcpp::init(argc, argv);rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalSubscriber>());rclcpp::shutdown();return 0;
}

13.5 设置依赖项2

编译规则CMakeList.txt还是得加一些内容：

add_executable(listener src/subscriber_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(listener rclcpp std_msgs)

install修改为

install(TARGETS talker listener DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

13.6 编译并运行

编译前先确认下功能包的依赖项有没有都安装好，在dev_ws路径下运行如下命令：

rosdep install -i --from-path src --rosdistro foxy -y

在该路径下编译cpp_pubsub功能包：

colcon build --packages-select cpp_pubsub
. install/setup.bash
ros2 run cpp_pubsub talker
# 另起一个终端，运行监听者节点
. install/setup.bash
ros2 run cpp_pubsub listener

14. Writing a simple service and client

14.1 创建功能包

在dev_ws工作空间的src文件夹下，使用如下命令创建一个新的功能包：

ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp_srvcli --dependencies rclcpp example_interfaces

记得要修改下功能包中的package.xml文件中的功能包信息：

  <description>C++ server and client</description><maintainer email="howtoloveyou@todo.todo">howtoloveyou</maintainer><license>Apache License 2.0</license>

14.2 创建服务器节点

在 dev_ws/src/cpp_srvcli/src 路径下，创建一个文件并命名为 add_two_ints_server.cpp ，拷贝如下代码：

#include "example_interfaces/srv/add_two_ints.hpp"
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include <memory>
//add函数的传入参数是服务的请求和应答数据，在其中实现请求数据的求和，然后把求和结果放到应答数据中，同时在终端中打印信息。
void add(const std::shared_ptr<example_interfaces::srv::AddTwoInts::Request> request,std::shared_ptr<example_interfaces::srv::AddTwoInts::Response> response)
{response->sum = request->a + request->b;RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Incoming request\na: %ld" " b: %ld",request->a, request->b);RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "sending back response: [%ld]", (long int)response->sum);
}
int main(int argc, char **argv)
{//初始化ROS2的C++库rclcpp::init(argc, argv);//创建一个叫做add_two_ints_server的节点std::shared_ptr<rclcpp::Node> node = rclcpp::Node::make_shared("add_two_ints_server");//创建一个叫做add_two_ints的服务，绑定add回调函数rclcpp::Service<example_interfaces::srv::AddTwoInts>::SharedPtr service =node->create_service<example_interfaces::srv::AddTwoInts>("add_two_ints", &add);//打印日志信息RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Ready to add two ints.");//进入自旋锁，等待客户端请求rclcpp::spin(node);rclcpp::shutdown();
}

代码编写完成后，需要在CmakeList.txt中设置编译规则：

add_executable(server src/add_two_ints_server.cpp)
ament_target_dependencies(server rclcpp example_interfaces)

还需要添加一个install的规则：

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

14.3 创建服务器节点

在 dev_ws/src/cpp_srvcli/src 路径下，创建名为 add_two_ints_client.cpp 的文件，拷贝如下代码：

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "example_interfaces/srv/add_two_ints.hpp"
#include <chrono>
#include <cstdlib>
#include <memory>using namespace std::chrono_literals;int main(int argc, char **argv)
{rclcpp::init(argc, argv);if (argc != 3) {RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "usage: add_two_ints_client X Y");return 1;}
//首先创建一个节点，然后创建一个客户端实例std::shared_ptr<rclcpp::Node> node = rclcpp::Node::make_shared("add_two_ints_client");rclcpp::Client<example_interfaces::srv::AddTwoInts>::SharedPtr client =node->create_client<example_interfaces::srv::AddTwoInts>("add_two_ints");
//接下来创建一个请求数据，包括两个加数的数值auto request = std::make_shared<example_interfaces::srv::AddTwoInts::Request>();request->a = atoll(argv[1]);request->b = atoll(argv[2]);
//通过while循环等待1秒钟时间，查看服务器端是否已经启动while (!client->wait_for_service(1s)) {if (!rclcpp::ok()) {RCLCPP_ERROR(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Interrupted while waiting for the service. Exiting.");return 0;}RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "service not available, waiting again...");}auto result = client->async_send_request(request);// Wait for the result.if (rclcpp::spin_until_future_complete(node, result) ==rclcpp::FutureReturnCode::SUCCESS){RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Sum: %ld", result.get()->sum);} else {RCLCPP_ERROR(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Failed to call service add_two_ints");}rclcpp::shutdown();return 0;
}

配置CMakeLists.txt文件如下：

add_executable(server src/add_two_ints_server.cpp)
ament_target_dependencies(server rclcpp example_interfaces)add_executable(client src/add_two_ints_client.cpp)
ament_target_dependencies(client rclcpp example_interfaces)install(TARGETSserverclientDESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

14.4 编译并运行

在包下确认所有的依赖都安装了：

rosdep install -i --from-path src --rosdistro foxy -y

然后在工作空间的根目录下仅编译这个包

$ cd ~/dev_ws
$ colcon build --packages-slect cpp_srvcli
$ . install/setup.bash 
# run server node
$ ros2 run cpp_srvcli server
# open a new terminal
$ . install/setup.bash
$ ros2 run cpp_srvcli client 3 2

这样就可以在两边看到结果了

15. Creating custom ROS 2 msg and srv files

接下来我们就学习下如何自定义话题及服务消息类型

15.1 创建功能包

ros2 pkg create --build-type ament_cmake tutorial_interfaces

15.2 创建自定义接口

Create the directories in dev_ws/src/tutorial_interfaces :

$ cd ~/dev_ws/src/tutorial_interfaces
$ mkdir msg
$ mkdir srv

1. 在msg文件夹下，创建一个新文件Num.msg，在其中输入如下内容：

int64 num

这就是一个最简单的消息啦，只有一个64位整型数，叫做num

2. 在srv文件夹下，创建一个新文件 AddThreeInts.srv ，在其中输入如下内容：

int64 a
int64 b
int64 c
---
int64 sum

15.3 编译并运行

1. 修改CMakeLists.txt文件，添加以下内容：

find_package(rosidl_default_generators REQUIRED)
rosidl_generate_interfaces(${PROJECT_NAME}"msg/Num.msg""srv/AddThreeInts.srv"
)

2. 修改package.xml文件，在package.xml中设置：

<build_depend>rosidl_default_generators</build_depend>
<exec_depend>rosidl_default_runtime</exec_depend>
<member_of_group>rosidl_interface_packages</member_of_group>

3. 编译

$ colcon build --packages-select tutorial_interfaces
$ .install/setup.bash
$ ros2 interface show tutorial_interfaces/msg/Num
$ ros2 interface show tutorial_interfaces/srv/AddThreeInts

这样就可以查看两个自定义接口的类型了
4. 测试请看链接

16. Using parameters in a class

16.1 创建功能包

ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp_parameters --dependencies rclcpp

修改package.xml

16.2 编写C++代码

在dev_ws/src/cpp_parameters/src路径下，创建一个名为cpp_parameters_node.cpp的代码文件，然后复制粘贴如下代码内容：

#include <rclcpp/rclcpp.hpp>
#include <chrono>
#include <string>
#include <functional>using namespace std::chrono_literals;class ParametersClass: public rclcpp::Node
{public://第一行就创建了一个ROS参数，参数名为my_parameter，参数值为“world”，数据类型是string。接下来的第二行创建了一个1s周期的定时器，触发respond函数。ParametersClass() : Node("parameter_node"){this->declare_parameter<std::string>("my_parameter", "world");timer_ = this->create_wall_timer(1000ms, std::bind(&ParametersClass::respond, this));}//在respond函数中，第一行会查询“my_parameter”参数，并且保存在parameter_string_这个私有变量中，紧接着第二行就把查询到的参数值打印出来了void respond(){this->get_parameter("my_parameter", parameter_string_);RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Hello %s", parameter_string_.c_str());}private:std::string parameter_string_;rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
};int main(int argc, char** argv)
{rclcpp::init(argc, argv);rclcpp::spin(std::make_shared<ParametersClass>());rclcpp::shutdown();return 0;
}

16.3 编译运行

1. 在CMakeLists.txt文件中添加配置内容：

add_executable(parameter_node src/cpp_parameters_node.cpp)
ament_target_dependencies(parameter_node rclcpp)install(TARGETSparameter_nodeDESTINATION lib/${PROJECT_NAME}
)

运行后可以看到不断输出参数 Hello world

2. 通过终端修改参数值
   不要关闭刚才运行的参数功能节点，打开一个新终端，使用如下命令查询当前所有参数列表：

$ ros2 param list

在列表中可以看到my_parameter这个参数，接下来就可以通过如下命令行来修改这个参数的值了。

ros2 param set /parameter_node my_parameter earth

3. 通过Launch文件修改参数值
   和ROS1一样，在ROS2中也可以通过Launch文件来设置参数值。在cpp_parameters功能包中，创建一个launch文件夹，并在其中创建cpp_parameters_launch.py，复制粘贴如下内容：

from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Nodedef generate_launch_description():return LaunchDescription([Node(package="cpp_parameters",executable="parameter_node",name="custom_parameter_node",output="screen",emulate_tty=True,parameters=[{"my_parameter": "earth"}])])

之后修改CMakeLists.txt文件：

install(DIRECTORY launchDESTINATION share/${PROJECT_NAME}
)

然后进行编译：

$ cd ~/dev_ws
$ colcon build --packages-select cpp_parameters
$ . install/setup.bash
$ ros2 launch cpp_parameters cpp_parameters_launch.py