使用turtlesim、ros2和rqt

2.使用turtlesim、ros2和rqt

背景

Turtlesim是一个轻量级的用于学习ROS 2的模拟器。它以最基本的方式展示了ROS 2的功能，让您对以后在真实机器人或机器人模拟中要做什么有个基本的了解。

ros2工具是用户管理、检视和与ROS系统交互的方式。它支持多个命令，针对系统及其操作的不同方面。用户可以使用它来启动一个节点、设置参数、监听话题等等。ros2工具是ROS 2核心安装的一部分。

rqt 是一个用于ROS 2的图形用户界面（GUI）工具。rqt 中的所有操作都可以通过命令行完成，但是rqt 提供了一种更加用户友好的方式来操作ROS 2元素。

本教程介绍了ROS 2的核心概念，如节点（nodes）、主题（topics）和服务（services）。所有这些概念将在后续教程中详细阐述；目前，您只需设置工具并对其有所了解。

1.安装turtlesim

sudo apt update

sudo apt install ros-humble-turtlesim


#检查是否安装了该软件包
ros2 pkg executables turtlesim

# 上述命令应返回turtlesim的可执行文件列表:
turtlesim draw_square
turtlesim mimic
turtlesim turtle_teleop_key
turtlesim turtlesim_node

2.开始turtlesim

要启动turtlesim，请在终端中输入以下命令:

ros2 run turtlesim turtlesim_node

模拟器窗口应出现，并在中心显示一个随机的乌龟。 

在终端下面的命令中，您将看到来自节点的消息：

# 节点信息
[INFO] [1760447223.878088046] [turtlesim]: Starting turtlesim with node name /turtlesim
[INFO] [1760447223.881540245] [turtlesim]: Spawning turtle [turtle1] at x=[5.544445], y=[5.544445], theta=[0.000000]

在那里您可以看到默认海龟的名称和它生成的坐标。

3.使用turtlesim

打开一个新的终端并再次启动ROS 2。

现在您将运行一个新节点来控制第一个节点中的海龟：

ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

此时，您应该已经打开了三个窗口：一个终端运行着turtlesim_node，一个终端运行着turtle_teleop_key，以及一个turtlesim窗口。调整这些窗口的位置，使您能够看到turtlesim窗口，但同时也要使运行turtle_teleop_key的终端处于活动状态，以便您可以控制turtlesim中的海龟。

使用键盘上的箭头键来控制海龟。它将在屏幕上移动，并使用其附加的“笔”来绘制它迄今为止所经过的路径。

您可以使用各自命令的list子命令查看节点及其关联的主题、服务和操作：

ros2 node list
ros2 topic list
ros2 service list
ros2 action list

在接下来的教程中，您将了解更多关于这些概念的内容。由于本教程的目标仅是对turtlesim进行一般概述，您将使用rqt调用一些turtlesim的服务并与turtlesim_node进行交互。

4.安装rqt

sudo apt update

sudo apt install ~nros-humble-rqt*

要运行rqt：

rqt

5.使用rqt

第一次运行rqt时，窗口将为空白。不要担心；只需在顶部的菜单栏中选择插件 > 服务 > 服务调用器。

rqt可能需要一些时间来定位所有插件。如果你点击插件但看不到服务或任何其他选项，请关闭rqt并在终端中输入命令rqt --force-discover。


请使用位于service下拉列表左侧的刷新按钮，以确保所有的turtlesim节点服务都可用。

点击service下拉列表，查看turtlesim的服务，并选择/spawn服务。

**5.1 尝试spawn服务 让我们使用rqt调用/spawn服务。从名称可以猜到，/spawn将在turtlesim窗口中创建另一只海龟。

通过在表达式列的空单引号之间双击，为新的海龟设置一个唯一的名称，比如turtle2。您可以看到这个表达式对应于name的值，并且是string类型的。

接下来，输入一些有效的坐标来生成新的海龟，比如x = 1.0和y = 1.0。


要生成turtle2，您需要点击rqt窗口右上方的Call按钮调用该服务。

如果服务调用成功，您应该会看到一个新的海龟（带有随机设计）在您输入的 x 和 y 坐标处生成。


如果您在rqt中刷新服务列表，您还会看到与新海龟相关的服务，例如 /turtle2/...，除了 /turtle1/...。

**5.2 尝试set_pen服务

现在让我们使用 /set_pen 服务为 turtle1 设置一个独特的画笔： 

在r、g和b的取值范围为0至255之间时，设置了画笔turtle1的颜色，而width设置了线条的粗细。

要让turtle1画出明显的红色线条，将r的值改为255，将width的值改为5。更新数值后别忘了调用该服务。

如果返回到运行turtle_teleop_key的终端并按下箭头键，你会看到turtle1的画笔已经改变了。


你可能还注意到没有办法移动turtle2。这是因为turtle2没有对应的teleop节点。

6. 重映射

您需要一个第二个teleop节点才能控制“turtle2”。然而，如果您尝试运行与之前相同的命令，您会注意到这个命令也控制“turtle1”。改变这种行为的方法是通过重映射“cmd_vel”话题。

在一个新的终端中，设置ROS 2环境并运行：

ros2 run turtlesim turtle_teleop_key --ros-args --remap turtle1/cmd_vel:=turtle2/cmd_vel

现在，当这个终端处于活动状态时，您可以移动“turtle2”，当另一个运行“turtle_teleop_key”的终端处于活动状态时，您可以移动“turtle1”。 

7. 关闭 turtlesim

要停止仿真，您可以在turtlesim_node终端中输入Ctrl + C，在turtle_teleop_key终端中输入q。