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写在前面：本文旨在记录学习ROS过程中的一些重要知识概念和遇到的错误问题。主要参考赵虚左老师的ROS课程（第一个参考链接），由于赵老师用的noetic版本，而我用的是melodic版本，细节上可能会有所差异。

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ROS基础知识

ROS文件基础架构

ROS文件系统指的是在硬盘上ROS源代码的组织形式，其结构大致可以如图所示：

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WorkSpace --- 自定义的工作空间

    |--- build:编译空间，用于存放CMake和catkin的缓存信息、配置信息和其他中间文件。

    |--- devel:开发空间，用于存放编译后生成的目标文件，包括头文件、动态&静态链接库、可执行文件等。

    |--- src: 源码

        |-- package：功能包(ROS基本单元)包含多个节点、库与配置文件，包名所有字母小写，只能由字母、数字与下划线组成

            |-- CMakeLists.txt 配置编译规则，比如源文件、依赖项、目标文件

            |-- package.xml 包信息，比如:包名、版本、作者、依赖项...(以前版本是 manifest.xml)

            |-- scripts 存储python文件

            |-- src 存储C++源文件

            |-- include 头文件

            |-- msg 消息通信格式文件

            |-- srv 服务通信格式文件

            |-- action 动作格式文件

            |-- launch 可一次性运行多个节点 

            |-- config 配置信息

        |-- CMakeLists.txt: 编译的基本配置

ROS核心概念

  • 工作空间（workspace）

    在ROS机器人开发中，我们针对机器人某些功能进行代码开始时，各种编写的代码、参数、脚本等文件，也需要放置在某一个文件夹里进行管理，这个文件夹在ROS系统中就叫做工作空间。

    所以工作空间是一个存放项目开发相关文件的文件夹，也是开发过程中存放所有资料的大本营。其具体架构入上所示。

  • 功能包（workspace）

    ROS软件中的基本单元，包含节点源码、配置文件、数据定义等。

  • 节点（node）

    • 节点是ROS中的具体可执行单元，其实就是一个个的可执行文件。
    • 不同的节点相对独立（使用通信机制连接起来），可以使用不同的编程语言实现。
    • 节点用系统中唯一的一个名称来标识。

  • 通信模型

    • 话题（topic）异步通信

      • 话题是节点直接传输数据的重要总线

      • 使用发布/订阅模型，数据由发布者传输到订阅者，同一个话题的订阅者或发布者可以不唯一

      • 话题数据的载体就是消息(message)，具有一定的类型和数据结构，使用.msg文件定义

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    • 服务（service）同步通信

      • 使用客户端/服务器（C/S）模型，客户端发送请求数据，服务器完成处理后返回应答数据；

      • 使用编程语言无关的.srv文件定义请求和应答数据结构，编译过程中生成对应的代码文件。

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ROS文件系统相关命令

  • 增

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    catkin_create_pkg 自定义包名 依赖包 === 创建新的ROS功能包

    sudo apt install xxx === 安装 ROS功能包

  • 删

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    sudo apt purge xxx ==== 删除某个功能包

  • 查

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    rospack list === 列出所有功能包

    rospack find 包名 === 查找某个功能包是否存在，如果存在返回安装路径

    roscd 包名 === 进入某个功能包

    rosls 包名 === 列出某个包下的文件

    apt search xxx === 搜索某个功能包

  • 改

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    rosed 包名 文件名 === 修改功能包文件

    ## 需要安装 vim

    ## 比如:rosed turtlesim Color.msg

  • 执行

    1.roscore:

    roscore === 是 ROS 的系统先决条件节点和程序的集合， 必须运行 roscore 才能使 ROS 节点进行通信。

    roscore 将启动:

    • ros master
    • ros 参数服务器
    • rosout 日志节点

    用法：

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    ## 全部端口
    roscore

    ## 指定端口
    roscore -p xxxx

    2.rosrun:

    rosrun 包名 可执行文件名 === 运行指定的ROS节点

    比如:rosrun turtlesim turtlesim_node

    3.roslaunch

    roslaunch 包名 launch文件名 === 执行某个包下的 launch 文件

ROS简单程序实现

1.3 ROS快速体验 · Autolabor-ROS机器人入门课程《ROS理论与实践》零基础教程

根据教程链接一步一步来即可，教程很详细，关于IDE配置也是十分详细。不过因为ROS版本差异，细节略有不同，主要在Python实现程序上。

melodic版本的python版本是2.7，而且melodic的python程序并不需要编译，也不需要配置CmakeList.txt文件，只需要添加可执行权限即可运行。

报错

rosrun helloworld helloworld_p.py时报错

描述：

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File "/home/arvin/02_study/03_ros_melodic/demo01_ws/src/helloworld/scripts/helloworld_p.py", line 4 SyntaxError: Non-ASCII character '\xe7' in file /home/arvin/02_study/03_ros_melodic/demo01_ws/src/helloworld/scripts/helloworld_p.py on line 5, but no encoding declared; see http://python.org/dev/peps/pep-0263/ for details

原因：

因为使用melodic版本的ros默认支持的python版本是2.7。python2中使用ASCII码作为默认编码方式，不支持Unicode字符。

解决：

加一行代码# -*-coding:utf-8-*。

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#! /usr/bin/env python
# -*-coding:utf-8-*

"""
    Python 版 HelloWorld

"""
import rospy

if __name__ == "__main__":
    rospy.init_node("Hello")
    rospy.loginfo("Hello World!!!!")

参考资料：

【Autolabor初级教程】ROS机器人入门

古月居_GuYueHome: 享受机器人学习的乐趣 (gitee.com)