RViz 用户指南

目标： 了解 RViz

教程级别： 中级

时间： 25 分钟

背景

RViz 是机器人操作系统 (ROS) 框架的 3D 可视化工具。

安装或构建 rviz

按照适用于您的操作系统的 安装说明 安装 RViz。

启动

不要忘记获取安装文件。

source /opt/ros/rolling/setup.bash

然后启动可视化工具

ros2 run rviz2 rviz2

当 RViz 首次启动时，您将看到此窗口：

中间的大黑色窗口是 3D 视图（因为什么都看不到所以是空的）。 左侧是显示列表，其中将显示您已加载的所有显示。 现在它只包含全局选项和网格，我们稍后会介绍。 右侧是其他一些面板，如下所述。

显示

显示是在 3D 世界中绘制某些东西的东西，并且可能在显示列表中有一些可用的选项。 例如点云、机器人状态等。

添加新显示

要添加显示，请单击底部的添加按钮：

这将弹出新的显示对话框：

顶部的列表包含显示类型。 类型详细说明了此显示将可视化哪种数据。 中间的文本框给出了所选显示类型的描述。 最后，您必须为显示指定一个唯一的名称。 例如，如果您的机器人上有两个激光扫描仪，您可以创建两个名为“激光底座”和“激光头”的“激光扫描”显示。

显示属性

每个显示器都有自己的属性列表。 例如：

显示状态

每个显示都有自己的状态，以帮助您了解一切是否正常。 状态可以是以下之一：“正常”、“警告”、“错误”或“已禁用”。 状态通过显示标题的背景颜色指示， 以及在显示展开时您可以查看的状态类别：

“状态”类别也扩展以显示特定状态信息。

此信息对于不同的显示器是不同的，并且消息应该是不言自明的。

内置显示类型

Name	Description	Messages Used
Axes	Displays a set of Axes
Effort	Shows the effort being put into each revolute joint of a robot	sensor_msgs/msg/JointStates
Camera	Creates a new rendering window from the perspective of a camera, and overlays the image on top of it.	sensor_msgs/msg/Image, sensor_msgs/msg/CameraInfo
Grid	Displays a 2D or 3D grid along a plane
Grid Cells	Draws cells from a grid, usually obstacles from a costmap from the navigation stack.	nav_msgs/msg/GridCells
Image	Creates a new rendering window with an Image. Unlike the Camera display, this display does not use a CameraInfo	sensor_msgs/msg/Image
InteractiveMarker	Displays 3D objects from one or multiple Interactive Marker servers and allows mouse interaction with them	visualization_msgs/msg/InteractiveMarker
Laser Scan	Shows data from a laser scan, with different options for rendering modes, accumulation, etc.	sensor_msgs/msg/LaserScan
Map	Displays a map on the ground plane.	nav_msgs/msg/OccupancyGrid
Markers	Allows programmers to display arbitrary primitive shapes through a topic	visualization_msgs/msg/Marker, visualization_msgs/msg/MarkerArray
Path	Shows a path from the navigation stack.	nav_msgs/msg/Path
Point	Draws a point as a small sphere.	geometry_msgs/msg/PointStamped
Pose	Draws a pose as either an arrow or axes.	geometry_msgs/msg/PoseStamped
Pose Array	Draws a “cloud” of arrows, one for each pose in a pose array	geometry_msgs/msg/PoseArray
Point Cloud(2)	Shows data from a point cloud, with different options for rendering modes, accumulation, etc.	sensor_msgs/msg/PointCloud, sensor_msgs/msg/PointCloud2
Polygon	Draws the outline of a polygon as lines.	geometry_msgs/msg/Polygon
Odometry	Accumulates odometry poses from over time.	nav_msgs/msg/Odometry
Range	Displays cones representing range measurements from sonar or IR range sensors. Version: Electric+	sensor_msgs/msg/Range
RobotModel	Shows a visual representation of a robot in the correct pose (as defined by the current TF transforms).
TF	Displays the tf2 transform hierarchy.
Wrench	Draws a wrench as arrow (force) and arrow + circle (torque)	geometry_msgs/msg/WrenchStamped
Twist	Draws a twist as arrow (linear) and arrow + circle (angular)	geometry_msgs/msg/TwistStamped

配置

不同的显示器配置通常适用于可视化器的不同用途。 例如，对完整 PR2 有用的配置不一定对测试车有用。 为此，可视化器允许您加载和保存不同的配置。

配置包含：

• 显示器 + 其属性

• 工具属性

• 3D 可视化的视点和设置

视图面板

可视化器中有多种不同类型的相机。

相机类型包括不同的相机控制方式和不同类型的投影（正交与透视）。

轨道摄像机（默认）

轨道摄像机只是围绕焦点旋转，同时始终注视该点。 移动摄像机时，焦点会显示为一个小圆盘：

控制：

• 鼠标左键：单击并拖动以围绕焦点旋转。

• 鼠标中键：单击并拖动以在由相机的上下矢量形成的平面中移动焦点。移动的距离取决于焦点——如果焦点上有一个物体，并且您单击它上面，它将停留在鼠标下方。

• 鼠标右键：单击并拖动以放大/缩小焦点。向上拖动放大，向下拖动缩小。

• 滚轮：放大/缩小焦点

FPS（第一人称）相机

FPS 相机是第一人称相机，因此它会像您用头看一样旋转。

控制：

• 鼠标左键：单击并拖动以旋转。按住 Control 键单击以选择鼠标下方的物体并直接查看它。

• 鼠标中键：单击并拖动以沿由相机的上下矢量形成的平面移动。

• 鼠标右键：单击并拖动以沿相机的前向矢量移动。向上拖动向前移动，向下拖动向后移动。

• 滚轮：向前/向后移动。

自上而下的正交

自上而下的正交相机始终沿 Z 轴向下看（在机器人框架中）， 并且是正交视图，这意味着物体不会随着距离变远而变小。

控制：

• 鼠标左键：单击并拖动以围绕 Z 轴旋转。

• 鼠标中键：单击并拖动以沿 XY 平面移动相机。

• 鼠标右键：单击并拖动以缩放图像。

• 滚轮：缩放图像。

XY 轨道

与轨道相机相同，焦点限制在 XY 平面上。

控件：

参见轨道相机。

第三人称跟随者

相机保持朝向目标框架的恒定视角。 与 XY 轨道相反，如果目标框架偏航，相机就会转动。 例如，如果您正在对有角落的走廊进行 3D 映射，这可能会很方便。

控件：

参见轨道相机。

自定义视图

视图面板还允许您创建不同的命名视图，这些视图会被保存并可在它们之间切换。 视图由目标框架、相机类型和相机姿势组成。 您可以通过单击视图面板的“保存”按钮来保存视图。

视图由以下部分组成：

• 视图控制器类型

• 视图配置（位置、方向等；可能因视图控制器类型而异。）

• 目标框架

视图按用户保存，而不是保存在配置文件中。

坐标框架

RViz 使用 tf 变换系统将数据从其到达的坐标框架转换为全局参考框架。

在可视化工具中，有两个坐标框架很重要，即目标框架和固定框架。

固定框架

这两个框架中更重要的是固定框架。 固定框架是用于表示“世界”框架的参考框架。 这通常是“地图”或“世界”或类似的东西，但也可以是您的里程表框架。

如果错误地将固定框架设置为机器人的底座，那么机器人曾经见过的所有物体都会出现在机器人前面，相对于检测到它们的机器人的位置。 为了获得正确的结果，固定框架不应相对于世界移动。

如果更改固定框架，则当前显示的所有数据都将被清除，而不是重新转换。

目标框架

目标框架是相机视图的参考框架。 例如，如果您的目标框架是地图，您将看到机器人在地图上行驶。 如果您的目标框架是机器人的底座，机器人将保持在同一位置，而其他一切都相对于它移动。

工具

可视化工具在工具栏上有许多您可以使用的工具。 以下部分将简要介绍这些工具。 您可以在帮助 -> 显示帮助面板下找到更多信息。

交互

此工具可让您与可视化环境进行交互。 您可以单击对象，并根据其属性简单地选择它们、移动它们等等。

键盘快捷键：“i”

移动相机

移动相机工具是默认工具。 选择该工具并单击 3D 视图内部时，视点会根据您在“视图”面板中选择的选项和相机类型而变化。有关更多信息，请参阅上一节“视图面板”。

键盘快捷键：“m”

选择

选择工具允许您选择 3D 视图中显示的项目。 它支持单点选择以及单击/拖动框选择。 您可以使用 Shift 键添加到选择中，并使用 Ctrl 键从选择中删除。 如果您想在选择时移动相机而不切换回移动相机工具，您可以按住 Alt 键。 “f”键将使相机聚焦于当前选择。

键盘快捷键：s

对焦相机

对焦相机可让您在可视化工具中选择一个位置。 然后，相机将通过改变其方向（但不改变其位置）来对焦该点。

键盘快捷键：c

测量

使用测量工具，您可以测量可视化工具中两个点之间的距离。 激活工具后，第一次单击将设置测量的起点，第二次单击将设置测量的终点。 结果距离将显示在 RViz 窗口的底部。 但请注意，测量工具仅适用于可视化工具中实际渲染的对象，您不能在空白处使用它。

键盘快捷键：n

2D 姿势估计

此工具可让您设置初始姿势以播种定位系统（在 initialpose ROS 主题上发送）。 单击地面上的某个位置并拖动以选择方向。 可以在``工具属性``面板中更改输出主题。

此工具与 navigation 堆栈配合使用。

键盘快捷键：p

2D Nav 目标

此工具可让您设置在 goal_pose ROS 主题上发送的目标。 单击地面上的某个位置并拖动以选择方向。 可以在 Tool Properties 面板中更改输出主题。

此工具与 navigation 堆栈配合使用。

键盘快捷键：g

发布点

发布点工具可让您在可视化器中选择一个对象 并且该工具将根据框架发布该点的坐标。 结果像测量工具一样显示在底部，但也发布在 clicked_point 主题上。

键盘快捷键：u

时间

时间面板在模拟器中运行时非常有用，因为它可以让您看到 ROS 时间已经过去了多少，以及``挂钟``（又称真实时间）已经过去了多少。 时间面板还允许您重置可视化器的内部时间状态，这将重置所有显示以及 tf 的内部数据缓存。

如果您没有在模拟中运行，时间面板几乎毫无用处。 在大多数情况下，它可以关闭，您可能甚至不会注意到（除了为 rviz 的其余部分提供更多的屏幕空间）。