使用 `turtlesim`, `ros2`, 和 `rqt`

目标: 安装并使用 turtlesim 包和 rqt 工具为即将到来的教程做准备。

教程级别： 初学者

时间: 15 分钟

背景 

Turtlesim 是一个用于学习 ROS 2 的轻量级模拟器。它说明了 ROS 2 在最基本的层面上的作用，让您了解以后将如何使用真实机器人或机器人模拟。

ros2 工具是用户管理、自省和与 ROS 系统交互的方式。它支持针对系统及其操作的不同方面的多个命令。可以使用它启动节点、设置参数、监听主题等等。 ros2 工具是核心 ROS 2 安装的一部分。

rqt 是 ROS 2 的图形用户界面 (GUI) 工具。在 rqt 中完成的所有操作都可以在命令行上完成，但 rqt 提供了一种更用户友好的方式来操作 ROS 2 元素。

本教程涉及核心 ROS 2 概念，如节点、主题和服务。所有这些概念将在后面的教程中详细说明；现在，您只需设置工具并了解它们。

先决条件 

上一个教程配置环境将向您展示如何设置您的环境。

任务 

1 Install turtlesim 

As always, start by sourcing your setup files in a new terminal, as described in the previous tutorial.

Install the turtlesim package for your ROS 2 distro:

sudo apt update

sudo apt install ros-rolling-turtlesim

检查包是否已安装：

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 启动 turtlesim 

要启动 turtlesim，请在终端中输入以下命令：

ros2 run turtlesim turtlesim_node

模拟器窗口应该会出现，中间有一只随机的乌龟。

在终端中，在命令下，您将看到来自节点的消息：

[INFO] [turtlesim]: Starting turtlesim with node name /turtlesim
[INFO] [turtlesim]: Spawning turtle [turtle1] at x=[5.544445], y=[5.544445], theta=[0.000000]

您可以在那里看到默认海龟的名称以及它生成的坐标。

3 使用 turtlesim 

打开一个新终端并再次源化 ROS 2。

现在您将运行一个新节点来控制第一个节点中的乌龟：

ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

此时，您应该打开三个窗口：一个运行“turtlesim_node”的终端、一个运行“turtle_teleop_key”的终端和一个 turtlesim 窗口。

排列这些窗口，以便您可以看到 turtlesim 窗口，但也要激活运行“turtle_teleop_key”的终端，以便您可以控制 turtlesim 中的乌龟。

使用键盘上的箭头键来控制乌龟。它将在屏幕上移动，使用其附带的“笔”绘制它到目前为止所走的路径。

按下箭头键只会使乌龟移动一小段距离然后停止。这是因为，实际上，如果操作员与机器人失去连接，您不会希望机器人继续执行指令。

您可以使用相应命令的“list”子命令查看节点及其相关主题、服务和操作：

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

您将在接下来的教程中了解有关这些概念的更多信息。由于本教程的目标只是对 turtlesim 有一个总体了解，因此您将使用 rqt 调用一些 turtlesim 服务并与“turtlesim_node”进行交互。

4 安装 rqt 

打开一个新终端来安装“rqt”及其插件：

sudo apt update

sudo apt install '~nros-rolling-rqt*'

要运行 rqt：

rqt

5 用 rqt 

首次运行 rqt 时，窗口将为空白。不用担心；只需从顶部的菜单栏中选择插件 > 服务 > 服务调用者。

rqt 可能需要一些时间来找到所有插件。如果您单击**插件**但没有看到**服务**或任何其他选项，您应该关闭 rqt 并在终端中输入命令“rqt –force-discover”。

使用**服务**下拉列表左侧的刷新按钮，确保您的 turtlesim 节点的所有服务都可用。

单击**服务**下拉列表查看 turtlesim 的服务，然后选择“/spawn”服务。

5.1 尝试生成服务

让我们使用 rqt 调用 /spawn 服务。

您可以从其名称中猜出 /spawn 将在 turtlesim 窗口中创建另一个海龟。

通过双击 Expression 列中的空单引号之间，为新海龟赋予一个唯一名称，如 turtle2。

您可以看到此表达式对应于 name 的值，并且属于 string 类型。

接下来输入一些生成新海龟的有效坐标，如 x = 1.0 和 y = 1.0。

如果你尝试生成一个与现有海龟同名的新海龟，比如默认的“turtle1”，你将在运行“turtlesim_node”的终端中收到一条错误消息：

[ERROR] [turtlesim]: A turtle named [turtle1] already exists

要生成“turtle2”，您需要通过单击 rqt 窗口右上角的 Call 按钮来调用服务。

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

如果您刷新 rqt 中的服务列表，您还将看到现在除了“/turtle1/…”之外，还有与新海龟“/turtle2/…”相关的服务。

5.2 尝试 set_pen 服务

现在让我们使用 /set_pen 服务为 turtle1 赋予一支独特的笔：

r、g 和 b 的值介于 0 到 255 之间，用于设置 turtle1 所用笔的颜色，width 用于设置线条的粗细。

要让 turtle1 绘制一条清晰的红线，请将 r 的值更改为 255，将 width 的值更改为 5。

更新值后，不要忘记调用服务。

如果您返回到运行 turtle_teleop_key 的终端并按下箭头键，您将看到 turtle1 的笔已更改。

你可能还注意到了，没有办法移动“turtle2”。这是因为“turtle2”没有 teleop 节点。

6 重新映射 

您需要第二个 teleop 节点来控制“turtle2”。但是，如果您尝试运行与之前相同的命令，您会注意到该命令还控制“turtle1”。更改此行为的方法是重新映射“cmd_vel”主题。

在新的终端中，获取 ROS 2，然后运行：

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

现在，您可以在此终端处于活动状态时移动“turtle2”，在运行“turtle_teleop_key”的另一个终端处于活动状态时移动“turtle1”。

7 关闭turtlesim 

要停止模拟，您可以在“turtlesim_node”终端中输入“Ctrl + C”，在“turtle_teleop_key”终端中输入“q”。

概括 

使用 turtlesim 和 rqt 是学习 ROS 2 核心概念的好方法。

后续步骤 

现在您已经启动并运行了 turtlesim 和 rqt，并且了解了它们的工作原理，让我们通过下一个教程深入了解第一个核心 ROS 2 概念，了解节点。

使用 turtlesim, ros2, 和 rqt

5.1 尝试生成服务

5.2 尝试 set_pen 服务

使用 `turtlesim`, `ros2`, 和 `rqt`