ROS学习历程

搭建ROS开发环境

1.安装ROS Kinetic

2.搭建开发环境

ROS配置
集成开发环境（IDE）

3.安装与TurtleBot3相关的软件

安装TurtleBot3相关的依赖包和TurtleBot3功能包

可视化工具Gazebo的使用，在Gazebo中搭建虚拟环境

创建.sdf，.world文件，使用launch文件调用搭建好的环境
ROS初学笔记

ROS编程基础

创建工作空间与功能包

ROS的构建系统默认使用CMake（Cross Platform Make），其构建环境在功能包目录中的CMakeLists.txt文件中描述。在ROS中，CMake被修改为适合于ROS的“catkin” 构建系统。
Catkin工作空间是创建、修改、编译catkin软件包的目录。

发布者Publisher、订阅者Subscriber的编程实现

如何实现一个发布者

初始化ROS节点；
向ROS Master注册节点信息，包括发布的话题名和话题中的消息类型；
创建消息数据；
按照一定频率循环发布消息。

如何实现一个订阅者

初始化ROS节点；
订阅需要的话题；
循环等待话题消息，接收到消息后进入回调函数；
在回调函数中完成消息处理。

话题消息的定义与使用

定义msg文件；
在package.xml中添加功能包依赖；
在CMakeLists.txt添加编译选项；
编译生成语言相关文件。

客户端Client、服务端Server的编程实现

如何实现一个客户端：

初始化ROS节点；
创建一个Client实例；
发布服务请求数据；
等待Server处理之后的应答结果。

如何实现一个服务端：

初始化ROS节点；
创建Sercer实例；
循环等待服务请求，进入回调函数；
在回调函数中完成服务功能的处理，并反馈应答数据。

服务数据的定义与使用

定义srv文件；
在package.xml中添加功能包依赖；
在CMakeLists.txt添加编译选项；
编译生成语言相关文件。

参数的使用与编程方法

如何获取/设置参数：

初始化ROS节点；
get函数获取参数；
set函数设置参数。

TF坐标系广播与监听的编程实现

如何实现一个TF广播器：

定义TF广播器（TransformBroadcaster）；
创建坐标变换值；
发布坐标变换（sendTransform）。

如何实现一个TF监听器：

定义TF监听器（TransformLisener）；
查找坐标变换（waitForTransform、lookupTransform）。

launch启动文件的使用方法

launch文件一般以.launch或.xml结尾，它对ROS需要运行程序进行了打包，通过一句命令来启动。一般launch文件中会指定要启动哪些package下的哪些可执行程序，指定以什么参数启动，以及一些管理控制的命令。launch文件通常放在软件包的 launch/ 路径中中。

launch文件同样也遵循着xml格式规范，是一种标签文本。它的格式包括的标签见：
https://wiki.ros.org/roslaunch/XML

ROS中的TF与URDF

坐标转换TF

ROS中的tf是一个可以让用户随时记录多个坐标系的软件包。tf保持缓存的树形结构中的坐标系之间的关系，并且允许用户在任何期望的时间点在任何两个坐标系之间转换点，矢量等。
tf本质是树状的数据结构，所以我们通常称之为"tf tree"。ROS中机器人模型包含大量的部件，这些部件统称之为link,每一个link上面对应着一个frame,即一个坐标系。link和frame概念是绑定在一起的，tf tree来维护各个坐标系之间的关系。

统一机器人描述格式URDF

URDF（Unified Robot Description Format）统一机器人描述格式，URDF使用XML格式描述机器人文件。

如何制作URDF模型：

添加基本模型
添加机器人link之间的相对位置关系
添加模型的尺寸、颜色等属性
显示URDF模型

ROS中的SLAM和导航

地图

ROS中的地图就是一张普通的灰度图像，通常为pgm格式。这张图像上的黑色像素表示障碍物，白色像素表示可行区域，灰色是未探索的区域。

SLAM应用

准备工作
安装相关依赖包和软件包。
建图
打开一个终端，运行现有的环境节点
roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_stage_1.launch
打开第二个终端，运行键盘控制节点，建图时切换到改终端用键盘控制turtlebot3运动
roslaunch turtlebot3_teleop turtlebot3_teleop_key.launch
打开第三个终端，运行slam节点
roslaunch turtlebot3_slam turtlebot3_slam.launch
这里重要的是不要过快改变机器人的速度，也不要以过快的速度前进、后退或旋转。移动机器人时，机器人必须扫描要测量的环境的每个角落。这需要经验和技巧，因此需要在大量的SLAM实验中积累经验。
导航
用刚才保存的地图进行turtlebot3的自主导航仿真实验
roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_house.launch roslaunch turtlebot3_navigation turtlebot3_navigation.launch map_file:=/home/user/maps/yourmap.yaml
先使用Rviz中的2D Pose Estimate对机器人的位置进行初始化，再用2D New Goal指定目标进行导航。

Gmapping、Karto

ROS初学笔记