使用 turtlesim、ros2 和 rqt

目标：安装并使用 turtlesim 包和 rqt 工具，为后续教程做准备。

教程级别：初学者

时间：15 分钟

目录

• 背景
• 先决条件
• 任务
  • 1 安装 turtlesim
  • 2 启动 turtlesim
  • 3 使用 turtlesim
  • 4 安装 rqt
  • 5 使用 rqt
  • 6 重映射 (Remapping)
  • 7 关闭 turtlesim
• 总结
• 下一步
• 相关内容

背景

Turtlesim 是一个用于学习 ROS 2 的轻量级模拟器。它演示了 ROS 2 在最基础层面的功能，让您对以后使用真实机器人或机器人仿真有一个大致的了解。

ros2 工具是用户管理 ROS 系统、进行自省（introspection）并与之交互的方式。它支持针对系统及其操作不同方面的多种命令。人们可以使用它来启动节点、设置参数、监听话题等等。ros2 工具是 ROS 2 核心安装的一部分。

rqt 是一个用于 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。

本教程涉及核心的 ROS 2 概念，如节点、话题和服务。所有这些概念将在以后的教程中详细阐述；现在，您只需设置工具并感受一下它们。

先决条件

上一篇教程配置环境将向您展示如何设置环境。

任务

1 安装 turtlesim

一如既往，首先在新的终端中 source 您的设置文件，如上一篇教程所述。

为您使用的 ROS 2 发行版安装 turtlesim 包：

Linux (Ubuntu)

sudo apt update
sudo apt install ros-humble-turtlesim

检查包是否已安装，请运行以下命令，该命令应返回 turtlesim 可执行文件的列表：

ros2 pkg executables turtlesim

输出应包含：

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

终端将显示类似以下的消息：

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

在命令下方，您将看到来自节点的消息。那里可以看到默认海龟的名称以及它生成的坐标。

模拟器窗口应该会出现，中间有一只随机样式的海龟。

3 使用 turtlesim

打开一个新的终端并再次 source ROS 2。

现在您将运行一个新的节点来控制第一个节点中的海龟：

ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

此时您应该打开了三个窗口：一个运行 turtlesim_node 的终端，一个运行 turtle_teleop_key 的终端，以及 turtlesim 窗口。排列这些窗口，以便您可以看到 turtlesim 窗口，但同时保持运行 turtle_teleop_key 的终端处于激活状态，以便您可以控制 turtlesim 中的海龟。

使用键盘上的方向键来控制海龟。它会在屏幕上移动，并使用其附带的“画笔”绘制其移动路径。

注意 按下方向键只会让海龟移动很短的距离然后停止。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关联的话题、服务和动作：

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获得 turtlesim 的总体概览，您将使用 rqt 调用一些 turtlesim 服务并与 turtlesim_node 交互。

4 安装 rqt

打开一个新的终端来安装 rqt 及其插件：

Ubuntu Linux

sudo apt update
sudo apt install '~nros-humble-rqt*'

运行 rqt：

rqt

5 使用 rqt

首次运行 rqt 时，窗口将是空白的。别担心；只需从顶部的菜单栏中选择 Plugins > Services > Service Caller。

注意 rqt 可能需要一些时间来定位所有插件。如果您点击 Plugins 但没有看到 Services 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 turtlesim 节点的所有服务都可用。

点击 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 来调用 /spawn 服务。您可以从它的名字猜到 /spawn 将在 turtlesim 窗口中创建另一只海龟。

双击 Expression 列中空的单引号之间，为新海龟起一个唯一的名称，例如 turtle2。您可以看到此表达式对应于 name 的值，且类型为 string。

接下来输入生成新海龟的有效坐标，例如 x = 1.0 和 y = 1.0。

注意 如果您尝试生成一只与现有海龟同名（如默认的 turtle1）的新海龟，您将在运行 turtlesim_node 的终端中收到错误消息： [ERROR] [turtlesim]: A turtle named [turtle1] already exists

要生成 turtle2，您需要点击 rqt 窗口右上角的 Call 按钮来调用服务。

如果服务调用成功，您应该会看到一只新海龟（同样是随机设计）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，您将看到除了 /turtle1/... 之外，现在还有与新海龟相关的服务 /turtle2/...。

5.2 尝试 set_pen 服务

现在让我们使用 /set_pen 服务给 turtle1 一个独特的画笔：

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

要让 turtle1 画出明显的红线，请将 r 的值更改为 255，将 width 的值更改为 5。不要忘记在更新值后调用服务。

如果您返回运行 turtle_teleop_key 的终端并按下方向键，您将看到 turtle1 的画笔已经改变。

您可能也注意到了没办法移动 turtle2。这是因为没有针对 turtle2 的 teleop（遥操作）节点。

6 重映射 (Remapping)

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，您会发现它控制的也是 turtle1。改变这种行为的方法是重映射 cmd_vel 话题。

在一个新的终端中，source ROS 2，并运行：

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

现在，当此终端处于激活状态时，您可以移动 turtle2；而当另一个运行 turtle_teleop_key 的终端处于激活状态时，您可以移动 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。

总结

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

下一步

既然您已经安装并运行了 turtlesim 和 rqt，并且了解了它们的工作原理，那么让我们在下一个教程理解节点 (Understanding nodes) 中深入探讨第一个 ROS 2 核心概念。

相关内容

turtlesim 包可以在 ros_tutorials 仓库中找到。