ROS初探

ROS初探

ROS(Robot Operating System) 相關術語

ROS：讓機器人和計算機進行交互的操作系統。

ROS network: 由一個通過ROS通訊的機器人系統的不同部分組成。

ROS master: 協調ROS網絡中的不同部分。它由運行服務器的主機名或IP地址唯一標識。

ROS node: 包含一系列的ROS功能（publishers, subscribers,services）， 一個ROS網絡可以有很多節點

Publishers, subscribers和services是不同的處理數據的ROS實體對象，它們通過消息（messages）交換數據。

Ros publishers和subscribes之間的數據交換

一個publisher發送messages給一個特定的topic（比如”odometry”），這個topic對應的subscribers接收到這些messages。與一個topic相關的publishers和subscribers可以有多個。

數據結構（data structure）

設置消息數據：
     twist = rosmessage(rostype.geometry_msgs_Twist)；    

     twist.Linear.Y = 5;

複製消息：
    1）reference copy（參考複製）
          twistCopyRef = twist

         修改twistCopyRef，twist也跟着改變。

    2）deep copy（深度複製）
          twistCopyDeep = copy(twist)
          修改twistCopyRef，twist不跟着改變。

保存和下載消息：
     posedata = receive(posesub,10)；    

     save('posedata.mat','posedata')
     clear posedata；    

     messageData = load('posedata.mat')；    

     messageData.posedata

消息中的對象數組（Object Arrays in Messages）：
    來自ROS的消息被存儲在對象數組中，同一種消息類型（type），多個對象，相同的特徵

發佈器（Publisher）

創建一個發送字符串消息到 /chatter topic的發佈器
  rosinit
  exampleHelperROSCreateSampleNetwork

  chatterpub = rospublisher('/chatter', rostype.std_msgs_String) %添加一個發佈器，將消息發給‘chatter’這一topic
  pause(2)          % 等待發布器被註冊

  chattermsg = rosmessage(chatterpub);
  chattermsg.Data = 'hello world'
  chattersub = rossubscriber('/chatter', @exampleHelperROSChatterCallback)  % 與‘chatter’這一topic相關的訂閱器接收消息，並調                                                                                                                               用exampleHelperROSChatter這一回調函數
  send(chatterpub,chattermsg)  %把消息傳給發佈器
  pause(2)

  exampleHelperROSShutDownSampleNetwork
  rosshutdown

訂閱器（Subscriber）

普通訂閱和等待消息
     rosinit
     exampleHelperROSCreateSampleNetwork
     laser = rossubscriber('/scan')
     scandata = receive(laser,10)
    當訂閱器在等待新的消息的時候，不能執行其他的MATLAB程序。


用回調函數訂閱消息
     robotpose = rossubscriber('/pose',@exampleHelperROSPoseCallback)
     global pos      %使用全局參量是回調函數和工作空間分享數據的一種方式
     global orient
     pause(2)
     pos
     orient
     clear robotpose
    定義一個回調函數（callback function），當一個新的消息被接受時就調用它，當訂閱器等      待消息時，允許執行其他MATLAB程序。當使用多個訂閱器時，使用回調函數是必要的。

ROS服務（Services）

    ROS的兩種主要通信機制：Topics&Services
    服務: 更加緊密耦合的請求-應答的通信方式，服務客戶端發送一個請求信號給服務服務器，等待應答。

    服務的特點：
    1）服務請求被用在一對一的通信中，一個節點初始化請求，有且只有一個節點將接收到請求並且發出應答。
    2）當產生一個服務請求時，服務客戶端和服務服務器是緊密耦合的。請求發出時服務器必須存在，一旦請求被髮出，客戶端將屏蔽直至收到應答。

創建一個服務服務器
      rosinit； exampleHelperROSCreateSampleNetwork；
      testserver = rossvcserver('/test', rostype.std_srvs_Empty,     @exampleHelperROSEmptyCallback)
      
創建一個服務客戶端
     testclient = rossvcclient('/test')；
     testreq = rosmessage(testclient)； % 爲服務創建一個請求信息
     testresp = call(testclient,testreq,'Timeout',3)； % 呼叫服務器返回一個應答信息


創建一個兩數相加的服務
     sumserver = rossvcserver('/sum', rostype.roscpp_tutorials_TwoInts, @exampleHelperROSSumCallback)；
     sumclient = rossvcclient('/sum')；
     sumreq = rosmessage(sumclient)；
     sumreq.A = 2；
     sumreq.B = 1；
     sumresp = call(sumclient,sumreq,'Timeout',3)

ROS簡單使用方法介紹

在MATLAB中配置ROS
     1. 初始化ROS network：使用'rosinit'語句創建一個ROS master，並創建一個與master相連的全局節點（global node）。
     2. 通過編寫代碼，添加nodes，然後自定義它的publishers, subscribers和servers，並且定義要傳遞的messages。
     3. 通過'rosnode list'，'rostopic list'，'rosservice list'命令來分別查看所有nodes，topics和services。

查看ROS node, topic，service和message的具體信息
     1. 使用'resnode info /node'，'resnode info /topic'，'resnode info /sevice'命令查看某個node，topic或service的具體信息。
     2. 通過'rostopic type ...'，'rosmsg show ...'等系列命令可以查看messages中所含的具體信息。

關閉ROS network
     先從network移除nodes，publishers，subscribers,然後調用'rosshutdown'命令關閉ROS。