ROS基础教学讲解课件

(RobotOperatingSystem,ROS)湖南大学电气与信息工程学院2023/1/81.(RobotOperatingSystem,ROS)1、ROS的定义Linux操作系统ROS开发环境Han'sCuteTurtleBot2ROSisroboticsmiddleware(i.e.collectionofsoftwareframeworksforrobotsoftwaredevelopment).2023/1/82.1、ROS的定义Linux操作系统ROS开发环境Han's串口协议ROS环境串口协议机械臂1.将机械臂发送上来的信息以话题的形式发布

在ROS环境中如：/joint1_controller/state/claw_controller/state2.将话题信息转换成机械臂所需要的串口信息如：/joint1_controller/command/claw_controller/commmand2023/1/83.串口协议ROS环境串口协议机械臂1.将机械臂发送上来的信息以也就是说ROS环境键盘（节点）手柄（节点）平板（节点）机器人底盘（节点）2023/1/84.也就是说ROS环境键盘（节点）手柄（节点）平板（节点）机器人2、ROS的基本概念1、节点管理器master:master在整个网络通信架构里相当于管理中心，管理着各个node。node首先在master处进行注册，之后master会将该node纳入整个ROS程序中。2、node之间的通信也是先由master进行“牵线”，才能两两的进行点对点通信。2023/1/85.2、ROS的基本概念1、节点管理器master:maste理解话题（topic）node2masternode1注册节点publishtopic注册节点subscribetopic/topic_name/topic_name/topic_name基本的msg包括bool、int8、int16、int32、int64(以及uint)、float、float64、string、time、duration、header、可变长数组array[]、固定长度数组array[C]。topic是ROS中的一种单向的异步通信方式。然而有些时候单向的通信满足不了通信要求，比如当一些节点只是临时而非周期性的需要某些数据，如果用topic通信方式时就会消耗大量不必要的系统资源，造成系统的低效率高功耗。2023/1/86.理解话题（topic）node2masternode1注册理解服务（service）nodeA（client）nodeB（server）/servicerequestreplyService是同步通信方式，所谓同步就是说，此时NodeA发布请求后会在原地等待reply，直到NodeB处理完了请求并且完成了reply，NodeA才会继续执行。NodeA等待过程中，是处于阻塞状态的成通信。这样的通信模型没有频繁的消息传递，没有冲突与高系统资源的占用，只有接受请求才执行服务，简单而且高效。

2023/1/87.理解服务（service）nodeAnodeB/servic话题和服务的对比2023/1/88.话题和服务的对比2023/1/88.3、ROS文件系统1、创建工作空间$mkdir–pcatkin_ws/src#创建工作空间$cdcatkin_ws#进入工作空间$catkin_make#编译catkin_ws/src/Cmakelists.txt/build/develcatkin_make的工作流程2023/1/89.3、ROS文件系统1、创建工作空间$mkdir–pca创建package2、创建包$cdcatkin_ws/src#进入工作空间的src下$catkin_create_pkgpackage_namestd_msgsrospyroscppcatkin_ws/src/package_name/├──CMakeLists.txt#package的编译规则(必须)

├──package.xml#package的描述信息(必须)

├──src/ #源代码文件

├──include/ #C++头文件

├──scripts/#可执行脚本

├──msg/ #自定义消息

├──srv/ #自定义服务

├──models/ #3D模型文件

├──urdf/ #urdf文件

├──launch/ #launch文件

2023/1/810.创建package2、创建包$cdcatkin_ws/s自定义发布topic/talker/listenerpublish/chattersubscribebool、int8、int16、int32、int64、uint、float、float64、string、time、duration、header、可变长数组array[]、固定长度数组array[C]发布任何名称的话题任意数据：以某一频率2023/1/811.自定义发布topic/talker/listenerpubl自定义service/client/server发送请求接收回复bool、int8、int16、int32、int64、uint、float、float64、string、time、duration、header、可变长数组array[]、固定长度数组array[C]2023/1/812.自定义service/client/server发送请求接收sudoapt-getinstallkdevelop2023/1/813.sudoapt-getinstallkdevelop22023/1/814.2023/1/814.回顾：ROS的定义Linux操作系统ROS开发环境Han'sCuteTurtleBot2ROSisroboticsmiddleware(i.e.collectionofsoftwareframeworksforrobotsoftwaredevelopment).2023/1/815.回顾：ROS的定义Linux操作系统ROS开发环境Han'sTheROScontrollerwillnotdirectlycommunicatewiththehardware,insteadofthat,therobothardwareinterfacecantalkwithhardware.ThemainfunctionofthehardwareinterfaceisthatitwillactasamediatorbetweenROScontrollersandtheRealHardware/Simulator.ROScontroller2023/1/816.TheROScontrollerwillnotdiurdf和xarcoUnifiedRobotDescriptionFormat，统一机器人描述格式，简称为URDF。ROS中的urdf功能包包含一个URDF的C++解析器，URDF文件使用XML格式描述机器人模型。robot:ThistagencapsulatestheentirerobotmodelthatcanberepresentedusingURDF.Insidetherobottag,wecandefinethenameoftherobot,thelinks,andthejointsoftherobot.

Thesyntaxisasfollows:

<robotname="<nameoftherobot>"

<link>.....</link> <joint>.......</joint>

<link>......</link>

<link>.....</link>

<joint>........</joint>

</robot>

2023/1/817.urdf和xarcoUnifiedRobotDescrilink:

TheVisualsectionrepresentsthereallinkoftherobot,andtheareasurroundingthereallinkistheCollisionsection.TheCollisionsectionencapsulatesthereallinktodetectcollisionbeforehittingthereallink.

<linkname="<nameofthelink>">

<visual>............</visual>

<collision>..........</collision> <inertial>...........</inertial>

</link>

<robotname="<nameoftherobot>"

<link>.....</link> <joint>.......</joint>

<link>......</link>

<link>.....</link>

<joint>........</joint>

</robot>

2023/1/818.link:

TheVisualsectionjoint：Thejointtagsupportsthedifferenttypesofjointssuchasrevolute,continuous,prismatic,fixed,floating,andplanar

<robotname="<nameoftherobot>"

<link>.....</link> <joint>.......</joint>

<link>......</link>

<link>.....</link>

<joint>........</joint>

</robot>

<jointname="<nameofthejoint>">

<parentlink="link1"/>

<childlink="link2"/>

<calibration..../>

<dynamicsdamping..../>

<limiteffort..../>

</joint>

2023/1/819.joint：<robotname="<nameofth<linkname="<nameofthelink>">

<visual>............</visual>

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</link>

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2023/1/820.<linkname="<nameofthelink>学习Moveit和navigation包1.ROS环境自动将机器人的串口信息解析成话题信息；2.创建节点和发布话题；3.构建自定义机器人的模型-urdf和xarco文件4.根据urdf和xarco文件，创建moveit包和navigation包2023/1/821.学习Moveit和navigation包1.ROS环境自动将THANKSFORYOURATTENTION汇报人：肖2023/1/822.THANKSFORYOURATTENTION汇报人：(RobotOperatingSystem,ROS)湖南大学电气与信息工程学院2023/1/823.(RobotOperatingSystem,ROS)1、ROS的定义Linux操作系统ROS开发环境Han'sCuteTurtleBot2ROSisroboticsmiddleware(i.e.collectionofsoftwareframeworksforrobotsoftwaredevelopment).2023/1/824.1、ROS的定义Linux操作系统ROS开发环境Han's串口协议ROS环境串口协议机械臂1.将机械臂发送上来的信息以话题的形式发布

在ROS环境中如：/joint1_controller/state/claw_controller/state2.将话题信息转换成机械臂所需要的串口信息如：/joint1_controller/command/claw_controller/commmand2023/1/825.串口协议ROS环境串口协议机械臂1.将机械臂发送上来的信息以也就是说ROS环境键盘（节点）手柄（节点）平板（节点）机器人底盘（节点）2023/1/826.也就是说ROS环境键盘（节点）手柄（节点）平板（节点）机器人2、ROS的基本概念1、节点管理器master:master在整个网络通信架构里相当于管理中心，管理着各个node。node首先在master处进行注册，之后master会将该node纳入整个ROS程序中。2、node之间的通信也是先由master进行“牵线”，才能两两的进行点对点通信。2023/1/827.2、ROS的基本概念1、节点管理器master:maste理解话题（topic）node2masternode1注册节点publishtopic注册节点subscribetopic/topic_name/topic_name/topic_name基本的msg包括bool、int8、int16、int32、int64(以及uint)、float、float64、string、time、duration、header、可变长数组array[]、固定长度数组array[C]。topic是ROS中的一种单向的异步通信方式。然而有些时候单向的通信满足不了通信要求，比如当一些节点只是临时而非周期性的需要某些数据，如果用topic通信方式时就会消耗大量不必要的系统资源，造成系统的低效率高功耗。2023/1/828.理解话题（topic）node2masternode1注册理解服务（service）nodeA（client）nodeB（server）/servicerequestreplyService是同步通信方式，所谓同步就是说，此时NodeA发布请求后会在原地等待reply，直到NodeB处理完了请求并且完成了reply，NodeA才会继续执行。NodeA等待过程中，是处于阻塞状态的成通信。这样的通信模型没有频繁的消息传递，没有冲突与高系统资源的占用，只有接受请求才执行服务，简单而且高效。

2023/1/829.理解服务（service）nodeAnodeB/servic话题和服务的对比2023/1/830.话题和服务的对比2023/1/88.3、ROS文件系统1、创建工作空间$mkdir–pcatkin_ws/src#创建工作空间$cdcatkin_ws#进入工作空间$catkin_make#编译catkin_ws/src/Cmakelists.txt/build/develcatkin_make的工作流程2023/1/831.3、ROS文件系统1、创建工作空间$mkdir–pca创建package2、创建包$cdcatkin_ws/src#进入工作空间的src下$catkin_create_pkgpackage_namestd_msgsrospyroscppcatkin_ws/src/package_name/├──CMakeLists.txt#package的编译规则(必须)

├──package.xml#package的描述信息(必须)

├──src/ #源代码文件

├──include/ #C++头文件

├──scripts/#可执行脚本

├──msg/ #自定义消息

├──srv/ #自定义服务

├──models/ #3D模型文件

├──urdf/ #urdf文件

├──launch/ #launch文件

2023/1/832.创建package2、创建包$cdcatkin_ws/s自定义发布topic/talker/listenerpublish/chattersubscribebool、int8、int16、int32、int64、uint、float、float64、string、time、duration、header、可变长数组array[]、固定长度数组array[C]发布任何名称的话题任意数据：以某一频率2023/1/833.自定义发布topic/talker/listenerpubl自定义service/client/server发送请求接收回复bool、int8、int16、int32、int64、uint、float、float64、string、time、duration、header、可变长数组array[]、固定长度数组array[C]2023/1/834.自定义service/client/server发送请求接收sudoapt-getinstallkdevelop2023/1/835.sudoapt-getinstallkdevelop22023/1/836.2023/1/814.回顾：ROS的定义Linux操作系统ROS开发环境Han'sCuteTurtleBot2ROSisroboticsmiddleware(i.e.collectionofsoftwareframeworksforrobotsoftwaredevelopment).2023/1/837.回顾：ROS的定义Linux操作系统ROS开发环境Han'sTheROScontrollerwillnotdirectlycommunicatewiththehardware,insteadofthat,therobothardwareinterfacecantalkwithhardware.ThemainfunctionofthehardwareinterfaceisthatitwillactasamediatorbetweenROScontrollersandtheRealHardware/Simulator.ROScontroller2023/1/838.TheROScontrollerwillnotdiurdf和xarcoUnifiedRobotDescriptionFormat，统一机器人描述格式，简称为URDF。ROS中的urdf功能包包含一个URDF的C++解析器，URDF文件使用XML格式描述机器人模型。robot:ThistagencapsulatestheentirerobotmodelthatcanberepresentedusingURDF.Insidetherobottag,wecandefinethenameoftherobot,thelinks,andthejointsoftherobot.

Thesyntaxisasfollows:

<robotname="<nameoftherobot>"

<link>.....</link> <joint>.......</joint>

<link>......</link>

<link>.....</link>

<joint>........</joint>

</robot>

2023/1/839.urdf和xarcoUnifiedRobotDescrilink:

TheVisualsectionrepresentsthereallinkoftherobot,andtheareasurroundingthereallinkistheCollisionsection.TheCollisionsectionencapsulatesthereallinktodetectcollisionbeforehittingthereallink.

<linkname="<nameofthelink>">

<visual>............</visual>

<collision>..........</collision> <inertial>...........</inertial>

</link>

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<link>......</link>

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</robot>

2023/1/840.link:

TheVisualsectionjoint：Thejointtagsupportsthedifferenttypesofjointssuchasrevolute,continuous,prismatic,fixed,floating,