ROS/C++ 入门（Introduction to ROS/C++）

原文： https://syrotek.felk.cvut.cz/course/ROS_CPP_INTRO

当我看到这一个教程的时候很兴奋，因为这里面的东西很实在，干货比较多。这个系列的教程有基于stage的仿真，有实物对照还是不错的。所有的翻译不一定完全遵照原文，掺杂有翻译者的个人经验和理解

主要内容：

1. ROS的入门介绍

2. 基于激光雷达的避障

3. 沿墙运动

4. PID控制器

5. 里程计的矫正

6. 固定路径跟随

1、ROS 入门介绍

ROS (Robot Operating System)

ROS是一个编写机器人软件很灵活的框架，它包含了工具集、库和协议（conventions），这些包通过交叉不同的机器人平台，可以简化机器人的开发。
ROS支持多中操作系统，但是官方支持的是ubuntu，每一个版本ubuntu对应一个ROS版本，ROS indigo 版本对应的是ubuntu 14.04,kinetic对应ubuntu 16.04，本教程采用的是ros kinetic版本。
在ros下运行的可以理解为图节点，通过ROS的通信框架这些线程被松散耦合到一起。编写ROS时候采用ROS的客户端库，ROS允许用不同程序编写的节点进行通讯。节点既可以通过topic进行subscribe/publish，也可以服务（service）的方式进行通讯。ROS只有一个MASTER节点，它提供的是名称检索服务，帮助节点之间建立通讯。roscore的启动命令：
roscore
节点启动命令;
rosrun <package_name> <executable_name> <parameters>
如果有多个节点要启动可以编写launch文件，通过roslaunch命令启动。

创建包（packages）

编写ROS程序时候需要首先创建一个package1，首先跳转到路径catkin_ws/src下面。执行下面的指令，
catkin_create_pkg <package_name> [dep1] ... [depN]
将package_name替换为自己的package名字，dep1 。。。 depN为依赖包，本教程中常用依赖项为：roscpp、std_msgs。编写C++时候依赖包要包含roscpp，python程序需要rospy，用其他语言编写ROS程序不推荐，因为支持的不是特别好。
添加依赖roscpp后，生成的包里面会在目录下面生成两个新文件(package.xml, CMakeLists.txt)和两个新目录(src/, include/)，你可以在package.xml填写这个package的相关信息（作者，版本，名字、描述、、、） 。头文件一般放在include目录下面，源文件放在src目录下面。

准备 CMakeLists.txt

可以设置变量来包含所有必要的源文件：
set (SRCS1 ${SRCS1} src/file_1.cpp)
set (SRCS1 ${SRCS1} src/file_2.cpp)
包含catkin文件路径：
include_directories(include ${catkin_INCLUDE_DIRS})
创建可执行文件和catkin库：
add_executable(executable_name ${SRCS1}) ## executable_name 节点的名字
target_link_libraries(executable_name ${catkin_LIBRARIES})

编译程序

跳转到catkin_ws目录下面，执行下面的指令:
catkin_make

ROS and C++

如果是用C++编写的ROS程序，必须添加roscpp依赖，ros.h里面有常用的ros代码
#include "ros/ros.h"
ros程序正常运行必须得初始化
ros::init(argc, argv, "name_of_the_node");
初始化完成后需要一个Nodehandle进行ros的资源管理、通信
ros::NodeHandle n;

Messages 和 topics

如上面提到的分立的节点之间是通过topic进行通讯的。每一个节点既可以publish 消息到topic上面，也可以通过subscribe的方式获得topic上的信息。ROS里面包含了很多种类的messages，也可以自己创建。基本的消息类型包含在std_msgs包里面。大多数的消息里面会包含：std_msgs::Header。你可以看到这个message的详尽内容如下操作：
rosmsg show Header
输出结果：
uint32 seq
time stamp
string frame_id
Header里面包含了三个变量，seq序列号，保证发送的多个消息可以正确的排列，stamp是epoch格式的时间戳。frame_id为坐标系名字，header的名字可以通过std_msgs::Header类在C++中访问。
为了能够发布消息，必须创建一个publisher对象：
ros::Publisher pub = n.advertise<std_msgs::Header>("topic_name", 1000);
1000为缓冲区的大小，通过pub函数进行发送消息：
pub.publish(message);
定于一个主题的时候需要创建一个callback函数，接收和处理订阅的topic的消息。
void callback(const std_msgs::Header::ConstPtr& msg);
创建一个subscriber，在消息publish到topic上时候会调用这个callback函数。
ros::Subscriber sub = n.subscribe("topic_name", 1000, callback);
也可以把callback函数写作类里面：
ros::Subscriber sub = n.subscribe("topic_name", 1000, &SomeClass::callback, instanceOfThatClass);
最后调用spin，开始subscribe消息：
ros::spin();

ROS常用调试图形化工具

rqt

rviz

机器人stage 仿真

下载仿真机器和环境：(右键另存为)
eci-arena.world
运行指令启动仿真环境：
rosrun stage_ros stageros <path_to_the_world_file>/eci-arena.world