ROS操作系统学习笔记1

jf_78858299 2023-05-19 780

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描述

入门脉络主要由几个部分组成，包括：ros简介、ros文件系统、ros通信架构、常用工具、roscpp和rospy。

这篇文章先写ros简介、ros文件系统，预计后天更新ros通信架构，后续后出一版本完整版本文章。

ROS简介

机器人操作系统（Robot operating system ,ROS）是一个应用于机器人上的基础框架，它把原本松散的零部件耦合在一起，提供通信的架构，近似上ROS是一个中间件。

ros上手简单适合研究，但是商用缺点明显。主要是实时通信性能有限，系统稳定差。

ROS误解

ROS不是一门编程语言，主要代码由C++编写，客户端可以使用python\\java等多种语言编写

ROS不仅仅是一个函数库，除了客户端库，还包含中心服务器.

ROS文件系统

认识ROS首先要知道ROS工程的组织架构，了解各个文件的功能和作用，才能高效的开发和编程。

这里面包含catkin编译系统，catkin工作空间结构，package软件包结构，重要的cmakelists.txt、package.xml文件内容。

  • catkin编译系统

    catkin编译系统底层仍然是linux gcc/g++ 只是为了提高编译效率、简化工程管理衍生的，如果有比catkin编译效率更好的软件出现，catkin一样会被替代。

  • 一个catkin软件包必须包含两个文件：package.xml（package描述信息），CMakeList.txt(构建package所需的cmake文件列表)。

机器人

catkin工作原理：

  1. 当在工作空间（必须切换到workspace_base否则编译不会成功）敲下catkin_make指令后，编译器首先在当前工作空间./src下递归查找每一个ROS package.

  2. package 中会有package.xml和CMakeList.txt文件，catkin编译系统依据CMakeList.txt文件，从而生成makefiles(放在./build/).

  3. 然后make build目录的makefiles文件，编译链接生成可执行文件放在./devel.

    所以说catkin就是将cmake和make指令做了一个封装，从而完成整个编译过程的工具。

  • catkin工作空间
    catkin的工作空间结构，它包含了src、build、devel 三个文件夹主要作用如下：
    src/: ROS的catkin软件包（源代码包）
    build/: catkin（CMake）的缓存信息和中间文件
    devel/: 生成的目标文件（包括头文件，动态链接库，静态链接库，可执行文件等）、环境变量

机器人

gaocancan@ubuntu:~$ mkdir -p catkin_test/src
gaocancan@ubuntu:~$ cd catkin_test
gaocancan@ubuntu:~/catkin_test$ catkin_make
Base path: /home/gaocancan/catkin_test
Source space: /home/gaocancan/catkin_test/src
Build space: /home/gaocancan/catkin_test/build
Devel space: /home/gaocancan/catkin_test/devel
Install space: /home/gaocancan/catkin_test/install
Creating symlink "/home/gaocancan/catkin_test/src/CMakeLists.txt" pointing to "/opt/ros/kinetic/share/catkin/cmake/toplevel.cmake"
####
####
Running command: "cmake /home/gaocancan/catkin_test/src
-DCATKIN_DEVEL_PREFIX=/home/gaocancan/catkin_test/devel
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/gaocancan/catkin_test/install -G Unix
Makefiles" in "/home/gaocancan/catkin_test/build"
####
-- The C compiler identification is GNU 5.4.0
-- The CXX compiler identification is GNU 5.4.0
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc -- works
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Detecting C compile features
-- Detecting C compile features - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ -- works
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Detecting CXX compile features
-- Detecting CXX compile features - done
-- Using CATKIN_DEVEL_PREFIX: /home/gaocancan/catkin_test/devel
-- Using CMAKE_PREFIX_PATH: /opt/ros/kinetic
-- This workspace overlays: /opt/ros/kinetic
-- Found PythonInterp: /usr/bin/python2 (found suitable version "2.7.12", minimum required is "2")
-- Using PYTHON_EXECUTABLE: /usr/bin/python2
-- Using Debian Python package layout
-- Using empy: /usr/bin/empy
-- Using CATKIN_ENABLE_TESTING: ON
-- Call enable_testing()
-- Using CATKIN_TEST_RESULTS_DIR: /home/gaocancan/catkin_test/build/test_results
-- Found gtest sources under '/usr/src/gmock': gtests will be built
-- Found gmock sources under '/usr/src/gmock': gmock will be built
-- Found PythonInterp: /usr/bin/python2 (found version "2.7.12")
-- Looking for pthread.h
-- Looking for pthread.h - found
-- Looking for pthread_create
-- Looking for pthread_create - not found
-- Looking for pthread_create in pthreads
-- Looking for pthread_create in pthreads - not found
-- Looking for pthread_create in pthread
-- Looking for pthread_create in pthread - found
-- Found Threads: TRUE  
-- Using Python nosetests: /usr/bin/nosetests-2.7
-- catkin 0.7.29
-- BUILD_SHARED_LIBS is on
-- BUILD_SHARED_LIBS is on
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /home/gaocancan/catkin_test/build
####
#### Running command: "make -j4 -l4" in "/home/gaocancan/catkin_test/build"
####
gaocancan@ubuntu:~/catkin_test$ tree
.
├── build
│   ├── atomic_configure
│   │   ├── env.sh
│   │   ├── local_setup.bash
│   │   ├── local_setup.sh
│   │   ├── local_setup.zsh
│   │   ├── setup.bash
│   │   ├── setup.sh
│   │   ├── _setup_util.py
│   │   └── setup.zsh
│   ├── catkin
│   │   └── catkin_generated
│   │       └── version
│   │           └── package.cmake
│   ├── catkin_generated
│   │   ├── env_cached.sh
│   │   ├── generate_cached_setup.py
│   │   ├── installspace
│   │   │   ├── env.sh
│   │   │   ├── local_setup.bash
│   │   │   ├── local_setup.sh
│   │   │   ├── local_setup.zsh
│   │   │   ├── setup.bash
│   │   │   ├── setup.sh
│   │   │   ├── _setup_util.py
│   │   │   └── setup.zsh
│   │   ├── order_packages.cmake
│   │   ├── order_packages.py
│   │   ├── setup_cached.sh
│   │   └── stamps
│   │       └── Project
│   │           ├── interrogate_setup_dot_py.py.stamp
│   │           ├── order_packages.cmake.em.stamp
│   │           ├── package.xml.stamp
│   │           └── _setup_util.py.stamp
│   ├── CATKIN_IGNORE
│   ├── catkin_make.cache
│   ├── CMakeCache.txt
│   ├── CMakeFiles
│   │   ├── 3.5.1
│   │   │   ├── CMakeCCompiler.cmake
│   │   │   ├── CMakeCXXCompiler.cmake
│   │   │   ├── CMakeDetermineCompilerABI_C.bin
│   │   │   ├── CMakeDetermineCompilerABI_CXX.bin
│   │   │   ├── CMakeSystem.cmake
│   │   │   ├── CompilerIdC
│   │   │   │   ├── a.out
│   │   │   │   └── CMakeCCompilerId.c
│   │   │   └── CompilerIdCXX
│   │   │       ├── a.out
│   │   │       └── CMakeCXXCompilerId.cpp
│   │   ├── clean_test_results.dir
│   │   │   ├── build.make
│   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   └── progress.make
│   │   ├── cmake.check_cache
│   │   ├── CMakeDirectoryInformation.cmake
│   │   ├── CMakeError.log
│   │   ├── CMakeOutput.log
│   │   ├── CMakeRuleHashes.txt
│   │   ├── CMakeTmp
│   │   ├── download_extra_data.dir
│   │   │   ├── build.make
│   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   └── progress.make
│   │   ├── doxygen.dir
│   │   │   ├── build.make
│   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   └── progress.make
│   │   ├── feature_tests.bin
│   │   ├── feature_tests.c
│   │   ├── feature_tests.cxx
│   │   ├── Makefile2
│   │   ├── Makefile.cmake
│   │   ├── progress.marks
│   │   ├── run_tests.dir
│   │   │   ├── build.make
│   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   └── progress.make
│   │   ├── TargetDirectories.txt
│   │   └── tests.dir
│   │       ├── build.make
│   │       ├── cmake_clean.cmake
│   │       ├── DependInfo.cmake
│   │       └── progress.make
│   ├── cmake_install.cmake
│   ├── CTestConfiguration.ini
│   ├── CTestCustom.cmake
│   ├── CTestTestfile.cmake
│   ├── gtest
│   │   ├── CMakeFiles
│   │   │   ├── CMakeDirectoryInformation.cmake
│   │   │   ├── gmock.dir
│   │   │   │   ├── build.make
│   │   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   │   ├── depend.make
│   │   │   │   ├── flags.make
│   │   │   │   ├── link.txt
│   │   │   │   ├── progress.make
│   │   │   │   ├── src
│   │   │   │   └── usr
│   │   │   │       └── src
│   │   │   │           └── gtest
│   │   │   │               └── src
│   │   │   ├── gmock_main.dir
│   │   │   │   ├── build.make
│   │   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   │   ├── depend.make
│   │   │   │   ├── flags.make
│   │   │   │   ├── link.txt
│   │   │   │   ├── progress.make
│   │   │   │   ├── src
│   │   │   │   └── usr
│   │   │   │       └── src
│   │   │   │           └── gtest
│   │   │   │               └── src
│   │   │   └── progress.marks
│   │   ├── cmake_install.cmake
│   │   ├── CTestTestfile.cmake
│   │   ├── gtest
│   │   │   ├── CMakeFiles
│   │   │   │   ├── CMakeDirectoryInformation.cmake
│   │   │   │   ├── gtest.dir
│   │   │   │   │   ├── build.make
│   │   │   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   │   │   ├── depend.make
│   │   │   │   │   ├── flags.make
│   │   │   │   │   ├── link.txt
│   │   │   │   │   ├── progress.make
│   │   │   │   │   └── src
│   │   │   │   ├── gtest_main.dir
│   │   │   │   │   ├── build.make
│   │   │   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   │   │   ├── depend.make
│   │   │   │   │   ├── flags.make
│   │   │   │   │   ├── link.txt
│   │   │   │   │   ├── progress.make
│   │   │   │   │   └── src
│   │   │   │   └── progress.marks
│   │   │   ├── cmake_install.cmake
│   │   │   ├── CTestTestfile.cmake
│   │   │   └── Makefile
│   │   └── Makefile
│   ├── Makefile
│   └── test_results
├── devel
│   ├── cmake.lock
│   ├── env.sh
│   ├── lib
│   ├── local_setup.bash
│   ├── local_setup.sh
│   ├── local_setup.zsh
│   ├── setup.bash
│   ├── setup.sh
│   ├── _setup_util.py
│   └── setup.zsh
└── src
  └── CMakeLists.txt -> /opt/ros/kinetic/share/catkin/cmake/toplevel.cmake

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