引言

ROS（Robot Operating System，机器人操作系统）是一个用于机器人开发的开源框架，它提供了丰富的工具和库来帮助开发者构建复杂的机器人应用。Ubuntu 18.04是一个流行的操作系统，被广泛用于ROS的开发和部署。本文将为您提供一份详细的ROS实战攻略，从入门到精通，帮助您在Ubuntu 18.04系统下高效地使用ROS。

第一章：ROS入门

1.1 安装ROS

在Ubuntu 18.04系统下安装ROS需要选择一个版本。以下是安装ROS Melodic Morenia的步骤：

    更新系统：

    sudo apt update
sudo apt upgrade

    选择ROS版本：

    • 创建一个ROS的源文件： 
      
sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu bionic main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
    • 添加ROS的GPG密钥： 
      
sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654

    安装ROS基础包：

    sudo apt install ros-melodic-desktop-full

    初始化ROS环境：

    echo "source /opt/ros/melodic/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

1.2 理解ROS的基本概念

  • 节点（Node）：ROS中的最小单元，执行特定的任务。
  • 话题（Topic）：用于数据发布的通信机制。
  • 服务（Service）：用于请求和响应的通信机制。
  • 动作（Action）：用于请求和反馈的通信机制。

第二章：ROS开发基础

2.1 创建工作空间

mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/
catkin_make

2.2 编写ROS节点

使用C++编写一个简单的ROS节点：

#include <ros/ros.h>

int main(int argc, char **argv)
{
  ros::init(argc, argv, "example_node");
  ros::NodeHandle nh;

  ROS_INFO("Hello, ROS!");

  ros::Rate loop_rate(10);
  while (ros::ok())
  {
    ros::spinOnce();
    loop_rate.sleep();
  }

  return 0;
}

2.3 编译和运行节点

cd ~/catkin_ws/src
catkin_make
source devel/setup.bash
rosrun example_node example_node

第三章：ROS高级应用

3.1 使用话题发布和订阅

#include <ros/ros.h>
#include <std_msgs/String.h>

class PublisherNode
{
public:
  PublisherNode()
  {
    pub = nh.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);
  }

  void talker()
  {
    std_msgs::String msg;
    msg.data = "Hello, World!";
    pub.publish(msg);
  }

private:
  ros::Publisher pub;
};

int main(int argc, char **argv)
{
  ros::init(argc, argv, "publisher_node");
  PublisherNode pn;
  ros::Rate loop_rate(10);
  while (ros::ok())
  {
    pn.talker();
    ros::spinOnce();
    loop_rate.sleep();
  }
  return 0;
}

3.2 使用服务调用

#include <ros/ros.h>
#include <std_srvs/Empty.h>

bool callback(std_srvs::Empty::Request &req, std_srvs::Empty::Response &res)
{
  ROS_INFO("Service called");
  return true;
}

int main(int argc, char **argv)
{
  ros::init(argc, argv, "service_node");
  ros::NodeHandle nh;
  ros::ServiceServer service = nh.advertiseService("empty_service", callback);
  ros::spin();
  return 0;
}

第四章：ROS部署与调试

4.1 调试ROS节点

使用rosrun命令可以启动调试器，例如：

rosrun rqt_console rqt_console

4.2 部署ROS应用

将ROS应用部署到机器人或服务器上，需要确保所有依赖都已正确安装，并配置好网络环境。

第五章：ROS资源与社区

5.1 学习资源

  • 官方文档：
  • 在线教程：
  • 书籍：《ROS编程入门》

5.2 社区支持

  • ROS问答社区：
  • ROS论坛：

结语

通过本文的学习，您应该能够掌握在Ubuntu 18.04系统下使用ROS进行机器人开发的基本技能。ROS是一个功能强大的框架，随着您经验的积累，您将能够开发出更加复杂和有趣的机器人应用。祝您在ROS的旅程中一切顺利！