ROS2极简总结-命令行接口基础

之前，个人博客大量教程分节介绍过这些命令行，此文做一个总述，更方便了解全貌。

大纲

1. 安装和导入
2. 基本命令结构
3. 发布者和订阅者
4. 服务
5. 行动和参数
6. 工具

安装和导入

• 两种安装类型 - 二进制包（推荐）或源代码编译。（通常源代码编译为专业开发者喜爱）
• Live USB 具有 ROS2 Foxy 功能 - 验证：
  • ll /opt/ros/foxy.
• 导入 ROS2 使用命令、库、包等：
  • source /opt/ros/foxy/setup.bash
• 根据需要获取本地工作空间（也可以导入 ROS）：
  • source /path/to/ws/install/local_setup.bash

别名

如何快速导入这些环境呢？

• 别名是自定义定义的命令缩写。
• 只需输入 source_foxy（或希望的任何字符串）而不是 source /opt/ros/foxy/setup.bash （或希望的任何命令）
• 有关语法，请参阅官方文档。

ROS_DOMAIN_ID

• 环境变量
• 每台机器的唯一标识符号
• 物理隔离网络
• 停止ROS2节点干扰
• 一劳永逸：echo "export ROS_DOMAIN_ID=<your_id>" >> ~/.bashrc

编译 ROS2（回顾）

colcon build --symlink-install

C:\ros_ws\webots_ros2>colcon build
[2.178s] root DEBUG Using proactor: IocpProactor
Starting >>> control_msgs
Starting >>> controller_manager_msgs
Starting >>> vision_msgs
Starting >>> realtime_tools
Starting >>> ros2_control_test_assets
Starting >>> dynamixel_sdk
Starting >>> webots_ros2_ur_e_description
Starting >>> ackermann_msgs
Finished <<< webots_ros2_ur_e_description [5.11s]
Starting >>> angles
Finished <<< ros2_control_test_assets [7.39s]
Starting >>> turtlebot3_description
Finished <<< dynamixel_sdk [8.98s]
Starting >>> turtlebot3_node
Finished <<< angles [7.53s]
Starting >>> dynamixel_sdk_custom_interfaces
Finished <<< turtlebot3_description [7.91s]
Starting >>> turtlebot3_cartographer
Finished <<< turtlebot3_cartographer [7.69s]
Starting >>> turtlebot3_example
Finished <<< realtime_tools [23.6s]
Starting >>> turtlebot3_navigation2
Finished <<< turtlebot3_example [5.89s]
Starting >>> turtlebot3_teleop
Finished <<< turtlebot3_node [20.3s]
Starting >>> webots_ros2_importer
Finished <<< turtlebot3_navigation2 [11.0s]
Starting >>> turtlebot3_bringup
Finished <<< ackermann_msgs [35.2s]
Finished <<< controller_manager_msgs [36.6s]
Finished <<< turtlebot3_teleop [7.88s]
Finished <<< webots_ros2_importer [7.44s]
Finished <<< vision_msgs [39.6s]
Starting >>> webots_ros2_msgs
Finished <<< turtlebot3_bringup [5.92s]
Starting >>> turtlebot3
Finished <<< dynamixel_sdk_custom_interfaces [28.8s]
Starting >>> dynamixel_sdk_examples
Finished <<< control_msgs [43.3s]
Starting >>> hardware_interface
Finished <<< turtlebot3 [5.70s]
Finished <<< dynamixel_sdk_examples [8.50s]
Finished <<< hardware_interface [15.6s]
Starting >>> controller_interface
Starting >>> transmission_interface
Finished <<< webots_ros2_msgs [20.9s]
Starting >>> webots_ros2_core
Starting >>> webots_ros2_driver
Finished <<< webots_ros2_core [4.45s]
Starting >>> webots_ros2_abb
Starting >>> webots_ros2_universal_robot
Starting >>> webots_ros2_epuck
Starting >>> webots_ros2_examples
Starting >>> webots_ros2_mavic
Finished <<< transmission_interface [15.8s]
Starting >>> webots_ros2_tesla
Finished <<< controller_interface [18.1s]
Starting >>> controller_manager
Finished <<< webots_ros2_abb [12.0s]
Finished <<< webots_ros2_universal_robot [11.9s]
Starting >>> webots_ros2_tiago
Starting >>> webots_ros2_tutorials
Finished <<< webots_ros2_examples [11.9s]
Finished <<< webots_ros2_epuck [12.2s]
Starting >>> webots_ros2_demos
Finished <<< webots_ros2_mavic [17.3s]
Finished <<< webots_ros2_driver [49.4s]
Finished <<< webots_ros2_tiago [34.5s]
Finished <<< webots_ros2_tesla [37.1s]
Finished <<< webots_ros2_tutorials [34.5s]
Finished <<< webots_ros2_demos [31.5s]
Finished <<< controller_manager [48.0s]
Starting >>> forward_command_controller
Starting >>> joint_state_broadcaster
Starting >>> diff_drive_controller
Starting >>> webots_ros2_control
Starting >>> force_torque_sensor_broadcaster
Starting >>> imu_sensor_broadcaster
Starting >>> joint_trajectory_controller
Starting >>> ros2controlcli
Finished <<< ros2controlcli [9.67s]
Starting >>> gripper_controllers
[143.592s] colcon.colcon_cmake.task.cmake.build WARNING Could not run installation step for package 'gripper_controllers' because it has no 'install' target
--- stderr: gripper_controllers
CMake Warning at CMakeLists.txt:5 (message):
  gripper controllers are not available on OSX or Windows


---
Finished <<< gripper_controllers [5.92s]
Starting >>> ros2_control
Finished <<< joint_state_broadcaster [25.6s]
Starting >>> joint_state_controller
Finished <<< forward_command_controller [26.8s]
Starting >>> effort_controllers
Finished <<< force_torque_sensor_broadcaster [26.9s]
Finished <<< ros2_control [10.9s]
Starting >>> position_controllers
Starting >>> velocity_controllers
Finished <<< imu_sensor_broadcaster [28.1s]
Finished <<< diff_drive_controller [29.3s]
Finished <<< webots_ros2_control [29.5s]
Starting >>> webots_ros2_turtlebot
Finished <<< joint_trajectory_controller [32.0s]
Finished <<< webots_ros2_turtlebot [11.7s]
Starting >>> webots_ros2
Finished <<< joint_state_controller [19.0s]
Finished <<< effort_controllers [21.8s]
Finished <<< position_controllers [21.2s]
Finished <<< velocity_controllers [21.2s]
Starting >>> ros2_controllers
Finished <<< webots_ros2 [11.6s]
Finished <<< ros2_controllers [5.81s]

Summary: 53 packages finished [3min 1s]
  1 package had stderr output: gripper_controllers

C:\ros_ws\webots_ros2>

基本命令结构

为简单起见，只讲解二进制安装包附带的默认包。

所有 ROS2 命令都遵循以下语法：

ros2 <main_command> <sub_command> <<arguments>>

实例 ：

• ros2 pkg list
• ros2 pkg executables

使用 Tab 补全完成命令，或查看可用选项列表。

示例：

• ros2 tab tab - 列出所有 ROS2 命令。
• ros2 pkg tab tab - pkg 的子命令列表。
• -h 几乎可以在任何时候获得简短的帮助说明。
  • ros2 -h
  • ros2 pkg -h
  • ros2 pkg executable -h

这是最基础的ROS示例，必须掌握。

发布者

ROS 最基本的例子——发布者/订阅者

• 记得导入ROS2环境。
• 命令启动在包中的可执行文件（C++ 编译对象/Python 脚本）：

ros2 run <package_name> <executable_name> <<optional_command_line_arguments>> *注意空格

• 尝试使用 ROS2 默认的示例启动发布者节点。
• 首先需要找出包的名称。
• 使用过滤器运行包列表命令：
  • ros2 pkg list | grep demo

• 接下来通过运行找到可以使用的可用可执行文件：
  • ros2 pkg executables demo_nodes_cpp

• 运行这些可执行文件之一 - 发布者：
  • ros2 run demo_nodes_cpp talker

观察 ROS 2 运行时系统到目前为止的状态...

C:\ros_ws>ros2 run demo_nodes_cpp talker [INFO] [1627943926.877007500] [talker]: Publishing: 'Hello World: 1' [INFO] [1627943927.881649300] [talker]: Publishing: 'Hello World: 2' [INFO] [1627943928.882885900] [talker]: Publishing: 'Hello World: 3' [INFO] [1627943929.875583600] [talker]: Publishing: 'Hello World: 4' [INFO] [1627943930.888021900] [talker]: Publishing: 'Hello World: 5' [INFO] [1627943931.887165700] [talker]: Publishing: 'Hello World: 6' [INFO] [1627943932.871433900] [talker]: Publishing: 'Hello World: 7' [INFO] [1627943933.875443600] [talker]: Publishing: 'Hello World: 8' [INFO] [1627943934.874058100] [talker]: Publishing: 'Hello World: 9' [INFO] [1627943935.871674100] [talker]: Publishing: 'Hello World: 10' [INFO] [1627943936.877424900] [talker]: Publishing: 'Hello World: 11' [INFO] [1627943937.883121100] [talker]: Publishing: 'Hello World: 12' [INFO] [1627943938.874110100] [talker]: Publishing: 'Hello World: 13' [INFO] [1627943939.879654100] [talker]: Publishing: 'Hello World: 14' [INFO] [1627943940.886396700] [talker]: Publishing: 'Hello World: 15' [INFO] [1627943941.875835300] [talker]: Publishing: 'Hello World: 16' [INFO] [1627943942.876223700] [talker]: Publishing: 'Hello World: 17' [INFO] [1627943943.872789300] [talker]: Publishing: 'Hello World: 18' [INFO] [1627943944.884865900] [talker]: Publishing: 'Hello World: 19' [INFO] [1627943945.878195100] [talker]: Publishing: 'Hello World: 20' [INFO] [1627943946.881809600] [talker]: Publishing: 'Hello World: 21' [INFO] [1627943947.874536300] [talker]: Publishing: 'Hello World: 22' [INFO] [1627943948.871196200] [talker]: Publishing: 'Hello World: 23'

检查工具 - 发布者

节点

• 查看当前正在运行的节点：
  • ros2 node list
• 要查看有关节点的更多信息：
  • ros2 node info <node_name>

主题

• 要查看当前正在运行的主题及其消息类型：
  • ros2 topic list -t
• 要获取有关主题的更多信息（Foxy：详细输出）：
  • ros2 topic info -v <topic_name>
• 要查看关于某个主题发布的内容：
  • ros2 topic echo <topic_name>

订阅者

• 启动一个监听这个主题的订阅者：
  • ros2 run demo_nodes_cpp listener
• 订阅者在终端上回放它在该主题上听到的内容。
• 再次检查正在运行的节点和主题查看更新。

检查工具 - 终端发布

• 发布者也可以从终端创建。
  • ros2 topic pub <topic_nam> <msg_type> "{<field1_key>: <field1_value>, <field2_key>: <field2_value>, ...}"
• 首先必须正确理解消息类型。
  • ros2 topic list -t
• /topic 的消息类型是：
  • std_msgs/msg/String
• 更多信息：
  • ros2 interface show std_msgs/msg/String
• 它只有一个字段——数据 data ——字符串类型 string 。

C:\ros_ws\webots_ros2>ros2 interface show std_msgs/msg/String # This was originally provided as an example message. # It is deprecated as of Foxy # It is recommended to create your own semantically meaningful message. # However if you would like to continue using this please use the equivalent in example_msgs. string data

• 消息正文是字典类型，消息字段具有键值对。
• 使用 ros2 interface proto std_msgs/msg/String 获取要使用的字典示例。

C:\ros_ws\webots_ros2>ros2 interface proto std_msgs/msg/String "data: '' "

• 请注意，空格间距非常重要！！
• 以 10 Hz 的速率在 /topic 上生成发布者：
  • ros2 topic pub -r 10 /topic std_msgs/msg/String "data: "Hello""

启动文件

• 从一个终端启动多个节点的方法：
  • ros2 launch <package_name> <launch_file_name.launch> <<optional_command_line_arguments>>
• 从一个点同时运行订阅者和发布者：
  • ros2 launch demo_nodes_cpp talker_listener.launch.py
• 使用检查工具来验证结果并进行比较。

C:\ros_ws>ros2 launch demo_nodes_cpp talker_listener.launch.py [INFO] [launch]: All log files can be found below C:\Users\zhangrelay\.ros/log\2021-08-03-15-15-10-692151-LAPTOP-5REQ7K1L-9852 [INFO] [launch]: Default logging verbosity is set to INFO [INFO] [talker.EXE-1]: process started with pid [9608] [INFO] [listener.EXE-2]: process started with pid [16824] [talker.EXE-1] [INFO] [1627974912.070719100] [talker]: Publishing: 'Hello World: 1' [listener.EXE-2] [INFO] [1627974912.086495000] [listener]: I heard: [Hello World: 1] [talker.EXE-1] [INFO] [1627974913.090884400] [talker]: Publishing: 'Hello World: 2' [listener.EXE-2] [INFO] [1627974913.122120700] [listener]: I heard: [Hello World: 2] [talker.EXE-1] [INFO] [1627974914.085433000] [talker]: Publishing: 'Hello World: 3' [listener.EXE-2] [INFO] [1627974914.101354000] [listener]: I heard: [Hello World: 3] [talker.EXE-1] [INFO] [1627974915.084586200] [talker]: Publishing: 'Hello World: 4' [listener.EXE-2] [INFO] [1627974915.100422500] [listener]: I heard: [Hello World: 4]

服务

简介

• 用于在节点之间进行简短但有保证的消息传输。（更可靠）
• 它涉及两个实体 - 提供服务的服务器端和使用此服务的客户端。
• 像典型节点一样启动这些：
  • ros2 run demo_nodes_cpp add_two_ints_server
  • ros2 run demo_nodes_cpp add_two_ints_client
• 主题是数据流方式传输，而服务则每次调用进行一次交换。

检查工具

• 列出服务器提供的服务：
  • ros2 service list -t
• 演示服务器提供的服务 - add_two_ints
• 通过运行一个客户端节点来调用这个服务
• 也可以通过 CLI 执行此操作。
• 语法：
  • ros2 service call <service_name> <service_type_name> "{<field1_key>: <field1_value>, <field2_key>: <field2_value>, ...}"
• 要了解服务类型：
  • ros2 interface list -s（-s 表示服务。另外，-m、-a）
  • ros2 interface show <service_type_name>
• 示例：
  • ros2 service call /add_two_ints example_interfaces/srv/AddTwoInts "{a: 5, b: 6}"
• 请注意，空格间距非常重要！！

C:\ros_ws\webots_ros2>ros2 run demo_nodes_cpp add_two_ints_server [INFO] [1627975189.301810900] [add_two_ints_server]: Incoming request a: 2 b: 3 [INFO] [1627975198.975293000] [add_two_ints_server]: Incoming request a: 2 b: 3 [INFO] [1627975216.994539900] [add_two_ints_server]: Incoming request a: 5 b: 6

行动和参数

行动

• 对于需要反馈并涉及较长任务很有用，具有行动服务器端和行动客户端。
• 接口有 3 个部分 - 目标、反馈和结果。
• 典型序列 - 发布目标，观察反馈并在执行完成/中止时接收结果
• 使用 ros2 action [..] 命令进行交互。 （ROS2 中的新功能）
  • 类似于 ros2 topic [..]

更多内容，参考官方文档。

参数

• 用于存储运行时配置信息的值。
• 例如：激光扫描设备、相机标定、导航障碍层宽度等...
• 参数按每个节点存储，可以通过服务访问
• 与具有由 rosmaster 管理的专用参数服务器的 ROS1 不同。
  • 使用 ros2 param [..] 命令从 CLI 进行交互。

更多内容，参考官方文档。

工具

工具 - RQT

• 基于 QT 的 ROS GUI 工具。
• 提供多种用途的插件：
• 节点图监视器，
• 服务调用者/类型查看器，
• 主题发布者/监听器/类型查看器，
• 图像视图，
• 情节等....
• 类似于 ROS1，但仍然缺少一些插件 - 目前还不如ROS1完善哦
• rqt & 启动默认主窗口（& -> 分离进程）或 ros2 run rqt_<plugin> rqt_<plugin> 启动特定插件
• 加载插件 : Plugins -> <Library> -> <Plugin>
• 监控节点图的示例 Plugins -> Introspection -> Node Graph
• 根据需要探索和使用所有工具。

工具——ros2doctor

功能包医生本地化！

• 识别系统中的问题（类似于roswtf，可以使用wtf作为别名）
• 分析 ROS2 安装以及运行系统，显示报告
• ros2 doctor - 显示关于当前状态的警告和错误
  • 悬而未决的主题、不正确的配置、缺少系统文件等......
• ros2 doctor -r - 安装的完整技术报告
• ros2 doctor hello - 检查多个主机之间的网络连接

工具——ros2bag

• 与 ROS1 中的 rosbag 具有相同的功能和类似的 API
  • 现在作为 > Foxy 核心的一部分安装
• 将一段时间内在主题上发布的消息记录到文件中。 稍后以几乎相同的时间特征重播。
• 存储为 .db3 + metadata.yaml （ROS2）而不是单个 *.bag （ROS1）文件。

工具——ros1_bridge

• “双宿主（dual homed）”包 - 同时支持 ROS1 和 ROS2。
• ROS1 <=主题/服务=> ros1_bridge <=主题/服务=> ROS2
• 二进制包安装支持默认的msg/srv类型，源码安装可以扩展自定义类型。

Shell 1 Source ROS1, Run ROS1 stuff Shell 2 Source ROS1, Source ROS2, Run bridge Shell 3

-End-