机器人操作系统ROS原理及应用 课件 项目4 ROS常用组件的应用

任务4-1:认知roslaunch的使用CONTENTS任务目标预习要点材料准备预备知识roslaunch的概念和使用launch文件常用标签介绍任务实施总结评价拓展练习01任务目标任务目标任务名称:

认知roslaunch的使用方法任务描述:

编写launch文件，在一个命名空间里面一次性启动小乌龟仿真和键盘控制节点。02预习要点预习要点roslaunch概念launch文件常用标签03材料准备材料准备PC机（Ubuntu系统或安装Ubuntu系统的虚拟机）04预备知识预备知识ROS系统中启动节点的方法：单个节点使用rosrun命令，复杂工程使用launch文件启动多个节点。launch文件的基本结构和作用。05roslaunch的概念和使用roslaunch的概念和使用launch文件是XML格式的文件，用于启动本地和远程的多个节点，设置参数服务器中的参数。使用roslaunch命令启动launch文件，可以附加参数以便调试。06launch文件常用标签介绍launch文件常用标签介绍：定义launch文件的开始和结束。：定义要启动的节点，包括包名、可执行文件名和节点名。：导入另一个roslaunchXML文件。：实现话题的重映射。``和：设置运行时参数。：配置launch文件的参数值。：将多个节点划分到特定工作空间。07任务实施任务实施创建简单的launch文件，一次性启动turtlesim_node和turtle\_teleop\_key节点。练习使用不同的launch标签和属性。08总结评价总结评价工作计划表填写任务实施记录及改善意见09拓展练习拓展练习使用launch文件启动多个turtlesim节点，探索节点之间的相互作用。THEENDTHANKS任务4-2:认知TF坐标变换的使用CONTENTS任务目标预习要点材料准备预备知识TF坐标变换总结评价拓展练习01任务目标任务目标任务名称:

TF坐标变换的使用任务描述:

通过仿真小乌龟运动，实现TF的广播和监听功能02预习要点预习要点理解机器人中坐标变化的概念功能包创建、广播和监听编程方法03材料准备材料准备PC机（Ubuntu系统或安装Ubuntu系统的虚拟机）04预备知识预备知识TF坐标系统的概念和作用坐标变换的基本原理和计算方法05TF坐标变换TF坐标变换TF工具的使用

tf_monitor、tf_echo、static_transform_publisher、view_frames等工具的使用方法

通过这些工具观察和调试TF坐标变换任务实践

安装和运行turtle_tf功能包，观察TF的效果

使用TF工具进行坐标变换的调试和观察编程实践

创建TF广播器和监听器，了解TF消息的发布和监听过程

实现乌龟跟随运动的范例，包括编写相关的launch文件和节点代码06总结评价总结评价工作计划表填写任务实施记录及改善意见07拓展练习拓展练习进一步熟悉TF工具，如view_frames、rqt_tf_tree、tf_echo实践使用TF工具观察不同坐标系之间的关系THEENDTHANKS任务4-3:认知QT工具箱的使用CONTENTS任务目标预习要点材料准备预备知识QT工具箱详细介绍任务实践总结评价拓展练习01任务目标任务目标任务名称:

ROS的QT工具箱使用任务描述:

掌握ROS的QT工具箱概念及使用方法，了解其各个工具的功能。02预习要点预习要点QT工具箱概念常用QT工具功能03材料准备材料准备PC机（Ubuntu系统或安装Ubuntu系统的虚拟机）04预备知识预备知识ROS提供的可视化工具集合——QT工具箱包含工具：rqt_console、rqt\_graph、rqt\_plot、rqt\_reconfigure等05QT工具箱详细介绍QT工具箱详细介绍日志输出工具——rqt_console

用于输出日志内容，包括消息、日志级别、节点等信息计算图可视化工具——rqt_graph

展示ROS处理数据的点对点网络形式

显示程序运行时所有进程及其数据处理的网络形式数据绘图工具——rqt_plot

观察变量随时间变化的趋势线

类似虚拟示波器参数动态配置工具——rqt_reconfigure

动态调整运行中节点的参数值

支持运行时修改变量06任务实践任务实践使用turtlesim示例说明QT工具的相关使用命令和观察实际运行效果练习使用QT工具箱中的不同工具07总结评价总结评价工作计划表填写任务实施记录及改善意见08拓展练习拓展练习使用dynamic_reconfigure工具动态更新节点参数，如小乌龟的运动速度等THEENDTHANKS任务4-4:认知rviz可视化工具的使用CONTENTS任务目标预习要点材料准备预备知识rviz可视化工具任务实践总结评价拓展练习01任务目标任务目标任务名称:

rviz可视化工具的使用任务描述:

掌握rviz工具的定义，支持的数据类型，具体可视化方法。02预习要点预习要点rviz工具功能rviz支持的数据类型03材料准备材料准备PC机（Ubuntu系统或安装Ubuntu系统的虚拟机）04预备知识预备知识rviz是ROS中的三维可视化平台工具，用于可视化传感器数据和状态信息。支持多种数据类型的可视化，每个Display都有一个独特的名字。05rviz可视化工具rviz可视化工具常用数据类型和消息类型rviz界面介绍常用数据类型和消息类型Axes,Markers,Camera,Grid,Image,LaserScan,PointCloud,Odomerty,PointCloud2,RobotModel,TF等。对应的消息类型：visualization_msgs::Marker,sensor_msgs/Image,sensor_msgs/LaserScan,nav_msgs/Odometry等。rviz界面介绍rviz界面包含可视化插件及其属性的面板。工具条中的工具用于操纵3D视角。视图面板用于保存和切换不同的3D视角。06任务实践任务实践安装并运行rviz。使用基本形状发送至rviz，查看rviz显示效果。运行小乌龟跟随示例，使用rviz查看坐标关系。07总结评价总结评价工作计划表填写任务实施记录及改善意见08拓展练习拓展练习了解Turtlebot3机器人平台，下载机器人模型，使用rviz工具显示该模型。THEENDTHANKS任务4-5:认知gazebo工具的使用CONTENTS任务目标预习要点材料准备预备知识Gazebo工具详细介绍任务实践总结评价拓展练习01任务目标任务目标任务名称:

gazebo工具的使用任务描述:

掌握gazebo工具的定义，典型用途，主要特点。02预习要点预习要点gazebo定义gazebo界面gazebo使用方法03材料准备材料准备PC机（Ubuntu系统或安装Ubuntu系统的虚拟机）04预备知识预备知识Gazebo是一款3D动态模拟器，提供高保真度的物理模拟和传感器模型。典型用途包括测试机器人算法、设计机器人、进行回归测试。05Gazebo工具详细介绍Gazebo工具详细介绍Gazebo提供多个物理引擎，丰富的机器人模型和环境库。支持多种传感器，具有简单的图形界面。Gazebo官方建议在Ubuntu或其他Linux发行版上运行。06任务实践任务实践下载和显示机器人模型。创建和加载简单模型到Gazebo中。使用Gazebo界面的不同功能。07总结评价总结评价工作计划表填写任务实施记录及改善意见08拓展练习拓展练习自学ROS中urdf和sdf的基本概念。比较urdf和sdf格式的优缺点以及相互转换方法。THEENDTHANKS任务4-6:认知rosbag工具的使用CONTENTS任务目标预习要点材料准备预备知识任务实践总结评价拓展练习01任务目标任务目标任务名称:

认知rosbag工具概念及使用方法任务描述:

掌握rosbag工具的定义，记录、回放、分析数据方法。02预习要点预习要点rosbag工具功能rosbag记录、回放等操作步骤03材料准备材料准备PC机（Ubuntu系统或安装Ubuntu系统的虚拟机）04预备知识预备知识rosbag的定义和功能rosbag的常用命令和使用方法05任务实践任务实践使用rosbag录制数据查看rosbag包信息rosbag回放使用rosbag录制数据1.启动ROS:

打开终端，运行roscore启动ROS核心服务。2.运行rosbagrecord:

选择要记录的话题，使用rosbagrecord命令开始录制，如rosbagrecord-a-o/path/to/bagfile.bag。查看rosbag包信息1.录制结束:

停止rosbag记录。2.查看包信息:

使用rosbaginfo/path/to/