乌龟运动控制实现，关键节点有两个，一个是乌龟运动显示节点 turtlesim_node，另一个是控制节点，二者是订阅发布模式实现通信的，乌龟运动图形化显示节点直接调用即可，运动控制节点之前是使用的 turtle_teleop_key通过键盘控制，现在需要自定义控制节点。
控制节点自实现时，首先需要了解控制节点与显示节点通信使用的话题与消息，可以使用ros命令结合计算图来获取。
了解了话题与消息之后，通过 C++ 或 Python 编写运动控制节点，通过指定的话题，按照一定的逻辑发布消息即可。

实现流程:

通过计算图结合ros命令获取话题与消息信息。
编码实现运动控制节点。
启动 roscore、turtlesim_node 以及自定义的控制节点，查看运行结果。

话题与消息获取

准备: 先启动键盘控制乌龟运动案例。

话题获取

显示了节点的话题

消息获取

通过上面获取的话题名来获取消息type

获取消息格式:

乌龟线速度取值只有x和角速度z

因为只有前后左右四个键位控制运动

来验证一下

可以看到只有线速度x和角速度y

因为只有上下左右四个键

上下控制线速度x

左右控制角速度z

弧度: 单位弧度定义为圆弧长度等于半径时的圆心角。

实现发布节点

命令行实现控制圆周运动

输入这一段，然后一直按Tab补全

改成这个

然后回车

就简单实现了

编码实现

新建功能包

建立依赖

C++实现

新建文件

复制以下代码


/*
    编写 ROS 节点，控制小乌龟画圆
    准备工作:
        1.获取topic(已知: /turtle1/cmd_vel)
        2.获取消息类型(已知: geometry_msgs/Twist)
        3.运行前，注意先启动 turtlesim_node 节点
    实现流程:
        1.包含头文件
        2.初始化 ROS 节点
        3.创建发布者对象
        4.循环发布运动控制消息
*/
 
#include "ros/ros.h"
#include "geometry_msgs/Twist.h"
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");
    // 2.初始化 ROS 节点
    ros::init(argc,argv,"control");
    ros::NodeHandle nh;
    // 3.创建发布者对象
    ros::Publisher pub = nh.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle1/cmd_vel",1000);
    // 4.循环发布运动控制消息
    //4-1.组织消息
    geometry_msgs::Twist msg;
    msg.linear.x = 1.0;
    msg.linear.y = 0.0;
    msg.linear.z = 0.0;
 
    msg.angular.x = 0.0;
    msg.angular.y = 0.0;
    msg.angular.z = 2.0;
 
    //4-2.设置发送频率
    ros::Rate r(10);
    //4-3.循环发送
    while (ros::ok())
    {
        pub.publish(msg);
 
        ros::spinOnce();
    }
 
 
    return 0;
}

配置CMakeLists

然后编译

运行完成

如果出现编译无异常，但是运行起来，小乌龟不动的话，肯定是话题名有问题输错了

python实现

新建文件

复制以下代码


#! /usr/bin/env python
"""
    编写 ROS 节点，控制小乌龟画圆
    准备工作:
        1.获取topic(已知: /turtle1/cmd_vel)
        2.获取消息类型(已知: geometry_msgs/Twist)
        3.运行前，注意先启动 turtlesim_node 节点
    实现流程:
        1.导包
        2.初始化 ROS 节点
        3.创建发布者对象
        4.循环发布运动控制消息
"""
 
import rospy
from geometry_msgs.msg import Twist
 
if __name__ == "__main__":
    # 2.初始化 ROS 节点
    rospy.init_node("control_circle_p")
    # 3.创建发布者对象
    pub = rospy.Publisher("/turtle1/cmd_vel",Twist,queue_size=1000)
    # 4.循环发布运动控制消息
    rate = rospy.Rate(10)
    msg = Twist()
    msg.linear.x = 1.0
    msg.linear.y = 0.0
    msg.linear.z = 0.0
    msg.angular.x = 0.0
    msg.angular.y = 0.0
    msg.angular.z = 0.5
 
    while not rospy.is_shutdown():#判断rospy是否是关闭状态，如果不是运行以下代码
        pub.publish(msg)
        rate.sleep()

授予权限

修改配置

编译

打开终端测试

此处实现成功

实现话题订阅功能

需求描述: 已知turtlesim中的乌龟显示节点，会发布当前乌龟的位姿(窗体中乌龟的坐标以及朝向)，要求控制乌龟运动，并时时打印当前乌龟的位姿。

实现分析:

首先，需要启动乌龟显示以及运动控制节点并控制乌龟运动。
要通过ROS命令，来获取乌龟位姿发布的话题以及消息。
编写订阅节点，订阅并打印乌龟的位姿。

实现流程:

通过ros命令获取话题与消息信息。
编码实现位姿获取节点。
启动 roscore、turtlesim_node 、控制节点以及位姿订阅节点，控制乌龟运动并输出乌龟的位姿。

话题与消息获取

先编写一个launch文件

命令方式获取乌龟位姿

C++实现

实现订阅节点

创建功能包需要依赖的功能包: roscpp rospy std_msgs turtlesim

直接修改包依赖

然后编译一下看看有没有问题

然后修改CMakeLists

然后复制以下代码


/*  
    订阅小乌龟的位姿: 时时获取小乌龟在窗体中的坐标并打印
    准备工作:
        1.获取话题名称 /turtle1/pose
        2.获取消息类型 turtlesim/Pose
        3.运行前启动 turtlesim_node 与 turtle_teleop_key 节点
    实现流程:
        1.包含头文件
        2.初始化 ROS 节点
        3.创建 ROS 句柄
        4.创建订阅者对象
        5.回调函数处理订阅的数据
        6.spin
*/
 
#include "ros/ros.h"
#include "turtlesim/Pose.h"
 
void doPose(const turtlesim::Pose::ConstPtr& p){
    ROS_INFO("乌龟位姿信息:x=%.2f,y=%.2f,theta=%.2f,lv=%.2f,av=%.2f",
        p->x,p->y,p->theta,p->linear_velocity,p->angular_velocity
    );
}
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");
    // 2.初始化 ROS 节点
    ros::init(argc,argv,"sub_pose");
    // 3.创建 ROS 句柄
    ros::NodeHandle nh;
    // 4.创建订阅者对象
    ros::Subscriber sub = nh.subscribe<turtlesim::Pose>("/turtle1/pose",1000,doPose);
    // 5.回调函数处理订阅的数据
    // 6.spin
    ros::spin();
    return 0;
}

然后打开终端进行测试

实现成功

python实现

新建文件

复制以下代码


#! /usr/bin/env python
"""
    订阅小乌龟的位姿: 时时获取小乌龟在窗体中的坐标并打印
    准备工作:
        1.获取话题名称 /turtle1/pose
        2.获取消息类型 turtlesim/Pose
        3.运行前启动 turtlesim_node 与 turtle_teleop_key 节点
    实现流程:
        1.导包
        2.初始化 ROS 节点
        3.创建订阅者对象
        4.回调函数处理订阅的数据
        5.spin
"""
 
import rospy
from turtlesim.msg import Pose
 
def doPose(data):
    rospy.loginfo("乌龟坐标:x=%.2f, y=%.2f,theta=%.2f",data.x,data.y,data.theta)
#指向节点里的信息（data只是一个名字可以任意取）
 
if __name__ == "__main__":
 
    # 2.初始化 ROS 节点
    rospy.init_node("sub_pose_p")
 
    # 3.创建订阅者对象
    sub = rospy.Subscriber("/turtle1/pose",Pose,doPose,queue_size=1000)
    #     4.回调函数处理订阅的数据
    #     5.spin
    rospy.spin()

修改CMakeList

授予权限

编译

然后打开终端测试

实现成功

实现话题订阅生成多个小乌龟

需求描述:编码实现向 turtlesim 发送请求，在乌龟显示节点的窗体指定位置生成一乌龟，这是一个服务请求操作。

实现分析:

首先，需要启动乌龟显示节点。
要通过ROS命令，来获取乌龟生成服务的服务名称以及服务消息类型。
编写服务请求节点，生成新的乌龟。

实现流程:

通过ros命令获取服务与服务消息信息。
编码实现服务请求节点。
启动 roscore、turtlesim_node 、乌龟生成节点，生成新的乌龟。

先启动launch文件打开乌龟

服务名称与服务消息获取

用命令实现生成小乌龟

输入这一行命令后按Tab补齐

输入对应指令后生成了一只新的乌龟

C++实现

新建文件此处依赖跟上一个实现一致，所以不再修改依赖

复制以下代码


/*
    生成一只小乌龟
    准备工作:
        1.服务话题 /spawn
        2.服务消息类型 turtlesim/Spawn
        3.运行前先启动 turtlesim_node 节点
    实现流程:
        1.包含头文件
          需要包含 turtlesim 包下资源，注意在 package.xml 配置
        2.初始化 ros 节点
        3.创建 ros 句柄
        4.创建 service 客户端
        5.等待服务启动
        6.发送请求
        7.处理响应
*/
 
#include "ros/ros.h"
#include "turtlesim/Spawn.h"
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");
    // 2.初始化 ros 节点
    ros::init(argc,argv,"set_turtle");
    // 3.创建 ros 句柄
    ros::NodeHandle nh;
    // 4.创建 service 客户端
    ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<turtlesim::Spawn>("/spawn");
    // 5.等待服务启动
    // client.waitForExistence();
    ros::service::waitForService("/spawn");
    // 6.发送请求
    turtlesim::Spawn spawn;
    spawn.request.x = 1.0;
    spawn.request.y = 1.0;
    spawn.request.theta = 1.57;
    spawn.request.name = "my_turtle";
    bool flag = client.call(spawn);
    // 7.处理响应结果
    if (flag)
    {
        ROS_INFO("新的乌龟生成,名字:%s",spawn.response.name.c_str());
    } else {
        ROS_INFO("乌龟生成失败！！！");
    }
 
 
    return 0;
}

修改配置

编译

打开终端测试

运行成功

Python实现

新建文件

复制以下代码


#! /usr/bin/env python
"""
    生成一只小乌龟
    准备工作:
        1.服务话题 /spawn
        2.服务消息类型 turtlesim/Spawn
        3.运行前先启动 turtlesim_node 节点
    实现流程:
        1.导包
          需要包含 turtlesim 包下资源，注意在 package.xml 配置
        2.初始化 ros 节点
        3.创建 service 客户端
        4.等待服务启动
        5.发送请求
        6.处理响应
"""
 
import rospy
from turtlesim.srv import Spawn,SpawnRequest,SpawnResponse
 
if __name__ == "__main__":
    # 2.初始化 ros 节点
    rospy.init_node("set_turtle_p")
    # 3.创建 service 客户端
    client = rospy.ServiceProxy("/spawn",Spawn)
    # 4.等待服务启动
    client.wait_for_service()
    # 5.发送请求
    req = SpawnRequest()
    req.x = 2.0
    req.y = 2.0
    req.theta = -1.57
    req.name = "my_turtle_p"
    try:
        response = client.call(req)
        # 6.处理响应
        rospy.loginfo("乌龟创建成功!，叫:%s",response.name)
    except expression as identifier:
        rospy.loginfo("服务调用失败")

授权

修改配置

编译

终端中打开

运行成功

参数服务器实现改颜色

需求描述: 修改turtlesim乌龟显示节点窗体的背景色，已知背景色是通过参数服务器的方式以 rgb 方式设置的。

实现分析:

首先，需要启动乌龟显示节点。
要通过ROS命令，来获取参数服务器中设置背景色的参数。
编写参数设置节点，修改参数服务器中的参数值。

实现流程:

通过ros命令获取参数。
编码实现服参数设置节点。
启动 roscore、turtlesim_node 与参数设置节点，查看运行结果。

用终端启动小乌龟GUI

不用launch启动的原因

因为launch同时启动roscore和GUI节点

更新参数后需要重启节点

关闭了launch后roscore也关闭了

参数服务器重置

更新的参数失效

所以用终端

保持roscore启动的同时关闭节点

让节点从roscore参数服务器中重新获取参数更新GUI

这里可以看到三个参数的值构成了这样的背景色

命令行更改颜色

修改后颜色没变

是因为节点启动的时候调用的未修改的参数

重新启动节点即可

C++实现

新建文件

复制以下代码


/*
    注意命名空间的使用。
*/
#include "ros/ros.h"
 
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    ros::init(argc,argv,"haha");
 
    ros::NodeHandle nh("turtlesim");
    //ros::NodeHandle nh;
 
    // ros::param::set("/turtlesim/background_r",0);
    // ros::param::set("/turtlesim/background_g",0);
    // ros::param::set("/turtlesim/background_b",0);
 
    nh.setParam("background_r",0);
    nh.setParam("background_g",0);
    nh.setParam("background_b",0);
 
 
    return 0;
}