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。

人们可以使用它来启动节点、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阐述；现在，您只需设置工具并体验一下它们。

先决条件 

上一个教程配置环境将向您展示如何设置环境。

任务 

1 安装 turtlesim 

与往常一样，首先在新终端中获取您的安装文件，如上一个教程中所述。

为您的 ROS 2 发行版安装 turtlesim 包：

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和它生成的坐标。

3 使用 turtlesim 

打开一个新终端并再次获取 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 

打开一个新终端以安装“rqt”及其插件：

sudo apt update

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

sudo dnf install 'ros-rolling-rqt*'

在 macOS 上安装 ROS 2 的标准档案包含“rqt”及其插件，因此您应该已经安装了 rqt。

要运行 rqt：

rqt

5 使用 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。

Note

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 **Service**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 **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。

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

通过在**Expression**列中的空单引号之间双击，为新海龟指定一个唯一名称，如 turtle2。

您可以看到此表达式对应于 name**的值，并且类型为 **string。

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，您应该会看到在您输入的 x 和 y 坐标处生成一个新的海龟（再次采用随机设计）。

如果您刷新 rqt 中的服务列表，您还会看到，除了 ``/turtle1/…``之外，现在还有与新海龟 ``/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``提供一支独特的笔：

r、 g 和 b 的值介于 0 和 255 之间，用于设置 turtle1 绘制的笔的颜色， 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。

您可能还注意到无法移动“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 的源代码，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。

摘要 

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

下一步 

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。