# ros2_for_beginners_code
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## 一、简介
本项目囊括了书籍《ROS 2机器人编程实战——基于现代C++和Python 3》的各章节配套代码,意在将书中例程完整呈现,以便帮助读者更好地理解书中内容。
## 二、开发环境配置
为保证能够将项目代码顺利编译、运行、修改及调试,读者需要根据自身当前的软硬件开发环境,对ROS 2进行部署。
由于不同操作系统的软件管理机制不同,ROS 2的开发环境搭建需要根据不同的操作系统(Linux、Windows和macOS)进行相应的配置。
ROS 2相关软件发行分为源码发行与二进制发行两种方式。需要注意的是,源码发行是面向全平台的(Windows,Linux,macOS)且不约束其版本;而二进制发行为了保障适配性,基于不同的操作系统版本,发行了相应的ROS 2的版本,如ROS 2的Foxy发行版首要支持Ubuntu Focal(20.04),macOS Mojave(10.14)和Windows 10。这就要求基于二进制发行版本安装的读者进行版本的对应。
**二进制安装参考说明**:
- https://docs.ros.org/en/humble/Installation/Ubuntu-Install-Debians.html
- https://docs.ros.org/en/humble/Installation/Alternatives/RHEL-Install-Binary.html
以上网址给出的是Ubuntu下Debian的安装说明,及Humble版本的RPM安装说明。读者需要根据自己的操作系统及ROS 2软件版本需求,在 https://docs.ros.org/ 找到合适的安装说明。
**源码安装参考说明**:
- https://docs.ros.org/en/humble/Installation/Ubuntu-Development-Setup.html
此部分可结合书中1.1.3~1.1.4完成.
## 三、示例代码简介
### 1.功能包的构建与测试
本节对应书中2.1.2节的内容,在此项目中目录结构如下图,学习的关键点为以下几点:
- 通过ros2 pkg生成功能包ch2_pkg_cpp以及ch2_pkg_py的过程
- 如何配置并修改package.xml、setup.py及CmakeLists.txt
- 尝试merge以及symlink两种构建指令,比较构建结果的不同,以及构建指令与test指令的关系
```
ros2_for_beginners_code
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|-ch2
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|-package
|-ch2_pkg_cpp
|-ch2_pkg_py
```
### 2.节点与节点执行器
本节对应书中2.2.1节的内容,在此项目中目录结构如下图,学习的关键点为以下几点:
- 节点的创建方法
- 节点与线程、进程的关系
- 节点执行器的配置,包括线程配置和回调操作配置
- 节点的package.xml及CmakeLists.txt配置
- 节点的简单调试
```
ros2_for_beginners_code
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|-ch2
|-node
|-ch2_node_cpp
|-ch2_node_py
```
### 3. 日志的基本分类
本节对应书中3.1.1节的内容,在此项目中目录结构如下图,学习的关键点为以下几点:
- 日志的分类,rclcpp和rclpy的日志接口设计
- 收集和查阅历史日志的方法
- 日志使用的技巧
```
ros2_for_beginners_code
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|-ch3
|-logging
|-ch3_logging_cpp
|-ch3_logging_py
```
### 4. 使用启动脚本
本节对应书中3.2节的内容,在此项目中目录结构如下图,学习的关键点为以下几点:
- 使用ros2launch启动单个/多个进程
- 使用colcon进行构建并部署
- 使用扩展功能,配置启动脚本的启动信息
```
ros2_for_beginners_code
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|-ch3
|-launch
|-ch3_launch
```
### 5. 节点的参数系统
本节对应书中3.3节的内容,在此项目中目录结构如下图,学习的关键点为以下几点:
- 使用ros2param功能包为节点添加参数
- 使用YAML维护参数,提高可维护性
- 动态获取参数的方法
```
ros2_for_beginners_code
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|-ch3
|-param
|-ch3_param_bringup
|-ch3_param_cpp
|-ch3_param_py
```
### 6. 插件的创建及使用
本节对应书中3.4节的内容,在此项目中目录结构如下图,学习的关键点为以下几点:
- 插件的创建方法
- 使用参数动态加载插件的方法
```
ros2_for_beginners_code
|
|-ch3
|-plugin
|-ch3_plugin_alpha
|-ch3_plugin_base
|-ch3_plugin_beta
|-ch3_plugin_main
```
### 7. 组件系统的使用
本节对应书中3.5节的内容,在此项目中目录结构如下图,学习的关键点为以下几点:
- 自定义组件的方法
- 使用组件容器加载多个组件
```
ros2_for_beginners_code
|
|-ch3
|-component
|-ch3_component
```
### 8. ROS 2通信——topic
本节对应书中4.1节的内容,在此项目中目录结构如下图,学习的关键点为以下几点:
- 理解topic的通信机制,实现发布器与订阅器,思考topic的适用场景
- 运用ros2topic对topic的通信进行调试
- 了解QoS的策略及其兼容性,并正确配置使用
```
ros2_for_beginners_code
|
|-ch4
|-topic
|-ch4_topic_cpp
|-ch4_topic_py
```
### 9. ROS 2通信——service
本节对应书中4.2节的内容,在此项目中目录结构如下图,学习的关键点为以下几点:
- 理解基于主从式架构service的通信机制,实现发布器与订阅器,对比topic思考service的适用场景
- 运用ros2service对service的通信进行调试
```
ros2_for_beginners_code
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|-ch4
|-service
|-ch4_service_cpp
|-ch4_service_py
```
### 10. ROS 2通信——action
本节对应书中5.1节的内容,在此项目中目录结构如下图,学习的关键点为以下几点:
- 理解基于主从式架构action的通信机制,实现发布器与订阅器,对比service思考action的适用场景
- 对使用action过程中发生的抢占和队列根据使用场景灵活处理
```
ros2_for_beginners_code
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|-ch5
|-action
|-ch5_action_cpp
|-ch5_action_interfaces
|-ch5_action_py
```
### 11. ROS 2自定义action消息
本节对应书中5.2节的内容,在此项目中目录结构如下图,学习的关键点为以下几点:
- 使用ros2pkg创建自定义接口功能包的方法
- 使用ros2interface进行接口查看及调试
- 实践中灵活应用ros2/common_interfaces项目中提供的机器人通用功能的接口
```
ros2_for_beginners_code
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|-ch5
|-interface
|-ch5_v_interfaces
```
### 12. 基于topic实现坐标系统
本节对应书中5.3节的内容,在此项目中目录结构如下图,学习的关键点为以下几点:
- 使用tf2_ros完成静态坐标变换的广播
- 使用tf2_ros完成动态坐标变换的广播
- 使用tf2_echo,tf2_monitor,buffer_server,static_transform_publisher对tf2进行调试
- 坐标变换监听器的实现
```
ros2_for_beginners_code
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|-ch5
|-tf2
|-ch5_tf2_cpp
```
### 13. 使用GDB调试
本节对应书中6.1节的内容,在此项目中目录结构如下图,学习的关键点为以下几点:
- 在项目总添加调试属性的方法
- 使用GDB运行ch6_debug_cpp的可执行程序,进行调试过程的学习
```
ros2_for_beginners_code
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|-ch6
|-ch6_debug_cpp
```
### 14. 使用rosbag2实现持久记录
本节对应书中6.2节的内容,在此项目中目录结构如下图,学习的关键点为以下几点:
- 使用ros2bag启用压缩/不启用压缩