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[跟我学ROS]6.熟悉ROS系统中的话题

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发表于 2013-5-15 23:08:47 | 显示全部楼层 |阅读模式

描述:这篇教程主要讲解ROS系统中的话题及rostopic和rqt_plot等命令工具;

1. Setup安装
1.1 roscore


首先确保roscore已经启动运行,打开一个新的命令终端,输入如下指令:
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
$ roscore



如果此时你仍然运行着上一篇教程中的roscore,将会看到如下错误信息:
•        roscore cannot run as another roscore/master is already running.
•        Please kill other roscore/master processes before relaunching


这是没有什么问题的,因为只能有一个roscore运行;

1.2 turtlesim

在这篇教程,我们仍然使用turtlesim功能包,打开一个新的命令终端,输入如下指令:
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
$ rosrun turtlesim turtlesim_node


1.3 键盘遥控乌龟

我们需要采取一些措施来操纵乌龟,请在新的命令终端输入如下指令:
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
$ rosrun turtlesim turtle_teleop_key

•        [ INFO] 1254264546.878445000: Started node [/teleop_turtle], pid [5528], bound on [aqy], xmlrpc port [43918], tcpros port [55936], logging to [~/ros/ros/log/teleop_turtle_5528.log], using [real] time
•        Reading from keyboard
•        ---------------------------
•        Use arrow keys to move the turtle.

这样就可以使用键盘上的方向键来操控乌龟运动了,如果乌龟不动弹,则需要选中turtle_teleop_key窗口,确保按下的键被窗口采集到;
•         
6.1.png
现在可以操作乌龟运行了,我们看看这里面究竟发生了什么事!

2. ROS系统中的话题

Turtlesim_node节点和turtle_teleop_key节点之间通过ROS系统的话题进行通信,turtle_teleop_key节点发布键盘的动作到话题,同时turtlesim订阅同样的话题来接收键盘动作。我们可以通过rqt_graph查看当前运行的节点和话题。

注意:如果采用electric或更早期的版本,是不支持rqt的,可以通过rxgraph来替代;

2.1 rqt_graph的用法

rqt_graph会产生一个关于系统正在运行的元素(注节点及话题等)的动态图表,它是rqt功能包的一部分,如果你还没有安装,可以通过如下方式安装:
•        $ sudo apt-get install ros-<distro>-rqt

替换指令中的<distro>为你的ROS的版本号,如fuerte,groovy等;
新打开一个命令终端,输入如下指令:
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
$ rosrun rqt_graph rqt_graph


可以看到如下类似的图像:
6.2.png

如果把鼠标放置到/turtle1/command_velocity上,ROS节点(蓝色和绿色显示的)及话题(红色显示的)会出现高亮, 如图所示,turtlesim_node和turtle_teleop_key节点通过名字为/turtle1/command_velocity的话题进行通信;
6.3.png
2.2 rostopic介绍

通过rostopic工具可以获取有关ROS话题的信息;

可以通过help参数获取有关rostopic的次级命令选项用法;
$ rostopic -h
•        rostopic bw     display bandwidth used by topic
•        rostopic echo   print messages to screen
•        rostopic hz     display publishing rate of topic   
•        rostopic list   print information about active topics
•        rostopic pub    publish data to topic
•        rostopic type   print topic type

下面我们使用这些次级命令来检测一下turtlesim节点;

2.3 rostopic echo的用法

Rostopic echo 列示出发布给话题的数据信息;

用法:
rostopic echo [topic]

我们在一个新的命令终端下查看节点turtle_teleop_key发布给/turtle1/command_velocity话题的数据:
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
$ rostopic echo /turtle1/command_velocity


你也许什么都看不到,因为节点没有正在发布数据给话题,还需要通过按方向键让turtle_teleop_key发布数据,需要注意的是,如果乌龟没有动弹,需要重新选中turtle_teleop_key的命令终端;

如果你按下向上的方向键,你可以看到如下的相关信息:
•        ---
•        linear: 2.0
•        angular: 0.0
•        ---
•        linear: 2.0
•        angular: 0.0
•        ---
•        linear: 2.0
•        angular: 0.0
•        ---
•        linear: 2.0
•        angular: 0.0
•        ---
•        linear: 2.0
•        angular: 0.0

现在再次查看一下rqt_graph(需要刷新一下),可以看到rostopic echo节点(红颜色所示)也在订阅trutle1/command_velocity话题了;
6.4.png
2.4 rostopic list的用法

rostopic list 会列示出当前提供订阅和发布的所有话题信息;

我们猜想一下list的次级命令是什么,在一个新的命令终端,输入如下指令:
$ rostopic list -h
•        Usage: rostopic list [/topic]
•       
•        Options:
•          -h, --help            show this help message and exit
•          -b BAGFILE, --bag=BAGFILE
•                                list topics in .bag file
•          -v, --verbose         list full details about each topic
•          -p                    list only publishers
•          -s                    list only subscribers

我们使用rostopic list的 verbose选项:
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
$ rostopic list -v

T
这将会展示一个有关发布者及订阅者的详细列表及他们的类型。
•        Published topics:
•         * /turtle1/color_sensor [turtlesim/Color] 1 publisher
•         * /turtle1/command_velocity [turtlesim/Velocity] 1 publisher
•         * /rosout [roslib/Log] 2 publishers
•         * /rosout_agg [roslib/Log] 1 publisher
•         * /turtle1/pose [turtlesim/Pose] 1 publisher
•       
•        Subscribed topics:
•         * /turtle1/command_velocity [turtlesim/Velocity] 1 subscriber
•         * /rosout [roslib/Log] 1 subscriber

3. ROS消息

节点通过话题通信时是采用ROS消息的方式进行的,对于发布者turtle_teleop_key和订阅者turtlesim_node之间的通信,发布者和订阅者必须采用类型一致的消息。亦即话题通信类型是由发布方发送的消息类型决定的。发送给话题的消息类型可以通过rostopic type检测到;

3.1 rostopic type的用法

rostopic type返回话题发布的任何一个消息的类型。

用法:
rostopic type [topic]

试着输入:
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
$ rostopic type /turtle1/command_velocity

•        You should get:
•        得到如下结果:
turtlesim/Velocity

可以通过rosmsg查看更详细的信息;
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
$ rosmsg show turtlesim/Velocity

•        float32 linear
•        float32 angular

现在我们知道了turtlesim需要什么类型的数据了,因此我们可以对小乌龟发布命令了;

4. rostopic补充讲解

我们知道了ROS消息,现在我们使用rostopic操作消息;

4.1 pub rostopic pub的用法

rostopic pub 发布数据给当前存在的话题;

用法:
rostopic pub [topic] [msg_type] [args]

示例:
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
$ rostopic pub -1 /turtle1/command_velocity turtlesim/Velocity  -- 2.0  1.8


在指令中,发送一条消息给turtlesim,通知他采用2.0的线性速度及1.8的角速度运行;
•         
6.5.png
这是一个比较奥复杂的指令,我们相信看一下每一个参数;
•        rostopic pub

表示发布消息到指定的话题;
•         -1

-1选项表示只发送一次消息,然后就停发;
•        /turtle1/command_velocity

指定要发送的话题;
•        turtlesim/Velocity

指定发送给话题的消息类型
•        --

“--”告诉解析器后面的参数不是选项了(而是消息的具体数值),当数值为负数时是非常有必要的;

•        2.0 1.8

如前面提到的,turtlesim/Velocity命令有两个浮点型的数据:线性速度和角速度,这是2.0表示线性速度,1.8表示角速度的数值,这些参数表示形式符合YAML语法,具体可以查看有关YAML的介绍;

你会注意到小乌龟已经停止运动了,因为它需要靠1Hz的数据流不断驱动,我们可以使用rostopic pub –r指令不断发送数据流:
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
$ rostopic pub /turtle1/command_velocity turtlesim/Velocity -r 1 -- 2.0  -1.8


这条指令以1Hz的频率不断发布速度数据到速度话题;
•         
6.6.png
我们可以通过rqt_graph查看什么正在运行,rostopic pub节点(红色所示)正和rostopic echo节点(绿色所示)不断通信;
6.7.png

这样,小乌龟不断的做圆周运行。打开一个新的命令终端,我们使用rostopic echo可以查看由tertlesim发布的数据信息;

4.1 rostopic hz的用法

rostopic hz会报告出数据发布的频率;

用法:
rostopic hz [topic]

我们查看一下turtlesim_node发布的/turtle1/pose有多快:
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
$ rostopic hz /turtle1/pose


可以看到如下执行结果:
•        subscribed to [/turtle1/pose]
•        average rate: 59.354
•                min: 0.005s max: 0.027s std dev: 0.00284s window: 58
•        average rate: 59.459
•                min: 0.005s max: 0.027s std dev: 0.00271s window: 118
•        average rate: 59.539
•                min: 0.004s max: 0.030s std dev: 0.00339s window: 177
•        average rate: 59.492
•                min: 0.004s max: 0.030s std dev: 0.00380s window: 237
•        average rate: 59.463
•                min: 0.004s max: 0.030s std dev: 0.00380s window: 290

现在我们可以看出turtlesim正以60Hz的频率发布数据给小乌龟,我们也可以通过rostopic type与rosmsg show 联合在一起的方式输出有关话题的更详细信息;
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
$ rostopic type /turtle1/command_velocity | rosmsg show


现在我们已经可以通过rostopit来检查话题了,我们还需要使用其他工具查看一下turtlesim发布的数据;

5. rqt_plot用法

注意:如果使用electric或者更早期的版本,rqt是不支持的,用rxplot替代;

rqt_plot展示出了有关数据随着时间输出的曲线。这里我们使用rqt_plot画出发布给/turtle1/pose的数据:

[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
$ rosrun rqt_plot rqt_plot /turtle1/pose/x:y
$ rosrun rqt_plot rqt_plot /turtle1/pose/theta


下面第一副图展示了x-y的位置随时间的关系,第二幅图展示了海龟的theta(方向角?)数值随时间的关系;
6.8.png   


6.9.png



英文文档: http://www.ros.org/wiki/ROS/Tutorials/UnderstandingTopics

注:欢迎你转载本篇文章,时飞提醒你转载时请注明出处!



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发表于 2013-6-13 01:51:58 | 显示全部楼层
一步一步按照教程做了,rqt_plot的时候窗口出来了,但是为什么没有plot曲线呀?
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 楼主| 发表于 2013-6-13 14:39:20 | 显示全部楼层
看来你比较认真!

这个现象我们也发现了,目前还没有确认什么原因,猜想可能如下:

1、rqt的版本与当前ROS系统不一致。
2、rqt缺乏相应的运行环境支持,需要用source等命令进行加载。

如上两个问题确认后,可以在小乌龟运行时刷新一下rqt_plot的窗口试一试,看看有没有效果。
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发表于 2013-6-13 23:50:57 | 显示全部楼层
谢谢回帖。

我又试了一下,在打开的rqt_plot窗口的Topic里手动加入/turtle1/pose/x才能显示出来。
直接在terminal里面输入rosrun rqt_plot rqt_plot /turtle1/pose/x是不行的。
而且好像也不能plot x:y这个形式。
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发表于 2013-11-17 20:20:01 | 显示全部楼层
在最新的hydro版本下,发现有变化,英文版的tutorial已经更新了:
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
$ rosmsg show geometry_msgs/Twist
geometry_msgs/Vector3 linear
  float64 x
  float64 y
  float64 z
geometry_msgs/Vector3 angular
  float64 x
  float64 y
  float64 z
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发表于 2014-8-2 09:16:08 | 显示全部楼层
xmfbit 发表于 2013-11-17 20:20
在最新的hydro版本下,发现有变化,英文版的tutorial已经更新了:
[mw_shl_code=bash,true]$ rosmsg show  ...

感谢提示!!!!!!!!
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发表于 2015-8-4 10:34:33 | 显示全部楼层
本帖最后由 pjj506406619 于 2015-8-4 10:37 编辑

支持支持,一步一步学习中
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发表于 2015-8-16 15:12:34 | 显示全部楼层
问一下时飞老师,我在输入rosmsg show后得到的格式是这样的
geometry_msgs/Vector3 linear
  float64 x
  float64 y
  float64 z
geometry_msgs/Vector3 angular
  float64 x
  float64 y
  float64 z

请问这个在使用rostopic pub后面的参数该如何书写,我写了好多种都不匹配
谢谢!
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发表于 2015-8-21 13:19:27 | 显示全部楼层
Riemann 发表于 2015-8-16 15:12
问一下时飞老师,我在输入rosmsg show后得到的格式是这样的
geometry_msgs/Vector3 linear
  float64 x

-- '[2.0,0.0,0.0]' ,[0.0,0.0,1.8]' jiu ke le
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发表于 2015-8-21 13:20:29 | 显示全部楼层
xie xi le ,xie xie shi fei lao shi !(mei you zhong wen shu ru fa )
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