注：已从RoboMaster退队，懒得更新
第一章 ros2介绍
1.1 ros为什么会出现
做一个机器人是非常复杂的一件事情，因为一个机器人需要涉及到多个部分，而且这些部分之间还要进行通信。
例如设计一个像下图一样的轮式移动机器人，我们对其进行拆解。可以分为感知、决策、控制三个部分
- 感知部分有：激光雷达、深度相机、IMU、里程计、碰撞感知、建图
- 决策部分有：路径规划（navigation）算法、定位算法
- 控制部分有：轮子驱动
1.2 ros与ros2对比
上节课说到ROS的设计目标是简化机器人的开发，如何简化呢？ROS为此设计了一整套通信机制（话题、服务、参数、动作）。
通过这些通信机制，ROS实现了将机器人的各个组件给的连接起来，在设计这套通信机制的时候就设计了一个叫做Ros Master的东西，所有节点（可以理解为某一个组件，比如：激光雷达）的通信建立必须经过这个主节点。
一旦Ros Master主节点挂掉后，就会造成整个系统通信的异常,此时避障策略将会失效，如果机器人正在运行，碰到障碍物会径直装上去，机毁人亡！
除了不稳定这个问题，ROS还有很多其他地方存在着问题：
- 通信基于TCP实现，实时性差、系统开销大
- 对Python3支持不友好，需要重新编译
- 消息机制不兼容
- 没有加密机制、安全性不高
中间层：去中心化Ros Master，各个节点采用DDS通信，使得ROS2的实时性、可靠性和连续性上都有了增强。
第二章 准备环境与安装ROS2
2.1 安装虚拟机和Ubuntu
略
2.2安装ros
- Ubuntu20.04->foxy
- Ubuntu22.04->humble
- 鱼香肉丝一键安装ros2：
wget http://fishros.com/install -O fishros && bash fishros
2.3 VsCode编辑器安装与配置
- 下载：https://code.visualstudio.com/docs/?dv=linux64_deb
- 安装
sudo dpkg -i code_1.58.0-1625728071_amd64.deb
第三章 ROS2基础
3.1 节点介绍
节点与节点之间必须要通信，那他们之间该如何通信呢？ROS2早已为你准备好了一共四种通信方式:
- 话题-topics
- 服务-services
- 动作-Action
- 参数-parameters
启动节点ros2 run <package_name> <executable_name> （指令意义：启动 包下的 中的节点。）
查看节点列表ros2 node list
查看节点信息ros2 node info <node_name>
3.2 ROS2工作空间与功能包
一个工作空间下可以有多个功能包，一个功能包可以有多个节点存在。
- 工作空间：工作空间是包含若干个功能包的目录，一开始大家把工作空间理解成一个文件夹就行了。
- 功能包：功能包可以理解为存放节点的地方，ROS2中功能包根据编译方式的不同分为三种类型。
- ament_python，适用于python程序
- cmake，适用于C++
- ament_cmake，适用于C++程序,是cmake的增强版
功能包的获取
- 安装获取：
sudo apt install ros-<version>-package_name（安装获取会自动放置到系统目录，不用再次手动source。） - 手动编译获取：手动编译相对麻烦一些，需要下载源码然后进行编译生成相关文件。（手动编译之后，需要手动source工作空间的install目录。）
功能包的相关指令
- 创建功能包
ros2 pkg create <package-name> --build-type {cmake,ament_cmake,ament_python} --dependencies <依赖名字>Copy to clipboard - 列出可执行文件
ros2 pkg executables - 列出某个功能包
ros2 pkg executables turtlesim - 列出所有包
ros2 pkg list - 列出某个包所在路径的前缀
ros2 pkg prefix <package-name> - 列出包的清单描述文件(每一个功能包都有一个标配的manifest.xml文件，用于记录这个包的名字，构建工具，编译信息，拥有者，干啥用的等信息。)
ros2 pkg xml turtlesim
3.3 ROS2的编译器Colcon
##小练习
#创建工作空间
mkdir -p turtle_ws/src
cd turtle_ws/src
#下载源码功能包到工作空间的src文件下
git clone https://github.com/fishros/turtle_battle.git
#进入工作空间上一级编译
cd ..
colcon build
#source空间
source install/setup.bash
#启动游戏节点
##打开一个新终端，进入turtle_ws工作空间，启动以下节点：
ros2 run turtle_battle turtle_spawner
#启动乌龟模拟器
##打开一个新终端，进入turtle_ws工作空间，启动以下节点：
ros2 run turtlesim turtlesim_node
#打开遥控器节点
##打开一个新终端，进入turtle_ws工作空间，启动以下节点：
ros2 run turtlesim turtle_teleop_key
创建工作空间和功能包
#创建工作空间
mkdir -p town_ws/src
cd town_ws/src
#创建一个功能包
ros2 pkg create village_li --build-type ament_python --dependencies rclpy
#创建节点文件
##在__init__.py同级别目录下创建一个叫做li4.py的文件
使用POP（面向过程编程）方法编写一个节点
#打开lib4.py
import rclpy
from rclpy.node import Node
def main(args=None):
"""
ros2运行该节点的入口函数
编写ROS2节点的一般步骤
1. 导入库文件
2. 初始化客户端库
3. 新建节点对象
4. spin循环节点
5. 关闭客户端库
"""
rclpy.init(args=args) # 初始化rclpy
node = Node("li4") # 新建一个节点
node.get_logger().info("大家好，我是作家li4.")
rclpy.spin(node) # 保持节点运行，检测是否收到退出指令（Ctrl+C）
rclpy.shutdown() # 关闭rclpy
#修改setup.py
##增加一句话，告诉ros2村庄来了一位新村民李四，要找这位村民去village_li.li4:main路径下寻找。
entry_points={
'console_scripts': [
"li4_node = village_li.li4:main"
],
},
)
#编译，source
#运行节点
ros2 run village_li li4_node
对象 = 属性+行为
如果只需要实现一个很简单的功能，比如只是做一个键盘控制器，实现控制小车前进后退，直接采用面向过程的设计思想即可。但如果是做一个稍大的工程，且后续要考虑功能的拓展性，这个时候就需要采用面向对象的思路来了。
使用OOP（面向对象编程）方法编写一个节点
#!/usr/bin/env python3
import rclpy
from rclpy.node import Node
class WriterNode(Node):
"""
创建一个作家节点，并在初始化时输出一个话
"""
def __init__(self,name):
super().__init__(name)
self.get_logger().info("大家好，我是%s,我是一名作家！" % name)
def main(args=None):
"""
ros2运行该节点的入口函数
1. 导入库文件
2. 初始化客户端库
3. 新建节点
4. spin循环节点
5. 关闭客户端库
"""
rclpy.init(args=args) # 初始化rclpy
node = WriterNode("li4") # 新建一个节点
rclpy.spin(node) # 保持节点运行，检测是否收到退出指令（Ctrl+C）
rclpy.shutdown() # 关闭rclpy
#修改setup.py
##增加一句话，告诉ros2村庄来了一位新村民李四，要找这位村民去village_li.li4:main路径下寻找。
entry_points={
'console_scripts': [
"li4_node = village_li.li4:main"
],
},
)
#编译，source
#运行节点
ros2 run village_li li4_node
POP使用C++编写节点并测试
#创建一个C++功能包
ros2 pkg create village_wang --build-type ament_cmake --dependencies rclcpp
#创建一个节点
##接着我们在village_wang/src下创建一个wang2.cpp文件
//POP
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
int main(int argc, char **argv)
{
rclcpp::init(argc, argv);
/*产生一个Wang2的节点*/
auto node = std::make_shared<rclcpp::Node>("wang2");
// 打印一句自我介绍
RCLCPP_INFO(node->get_logger(), "大家好，我是单身狗wang2.");
/* 运行节点，并检测退出信号*/
rclcpp::spin(node);
rclcpp::shutdown();
return 0;
}
//OOP
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
/*创建一个类节点，名字叫做SingleDogNode,继承自Node.*/
class SingleDogNode : public rclcpp::Node
{
public:
// 构造函数,有一个参数为节点名称
SingleDogNode(std::string name) : Node(name)
{
// 打印一句自我介绍
RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "大家好，我是单身狗%s.",name.c_str());
}
};
int main(int argc, char **argv)
{
rclcpp::init(argc, argv);
/*产生一个Wang2的节点*/
auto node = std::make_shared<SingleDogNode>("wang2");
/* 运行节点，并检测退出信号*/
rclcpp::spin(node);
rclcpp::shutdown();
return 0;
}
#添加到CmakeLists
##在CmakeLists.txt最后一行加入下面两行代码。（添加这两行代码的目的是让编译器编译wang2.cpp这个文件，不然不会主动编译。）
add_executable(wang2_node src/wang2.cpp)
ament_target_dependencies(wang2_node rclcpp)
#接着在上面两行代码下面添加下面的代码。（这个是C++比Python要麻烦的地方，需要手动将编译好的文件安装到install/village_wang/lib/village_wang下）
install(TARGETS
wang2_node
DESTINATION lib/${PROJECT_NAME}
)
第四章 通信机制-话题与服务
我们让王二（Node）通过订阅（Subscribe）李四（Node）发布（Publish）的《艳娘传奇》（Topic）来欣赏小说的。
4.1 话题
需要满足以下规则：
- 话题名字是关键,发布订阅接口类型要相同，发布的是字符串，接受也要用字符串来接收;
- 同一个人(节点)可以订阅多个话题，同时也可以发布多个话题，就像一本书的作者也可以是另外一本书的读者;
- 同一个小说不能有多个作者（版权问题），但跟小说不一样，同一个话题可以有多个发布者。
工具RQT之rqt_graph
ros2 run demo_nodes_py listener
ros2 run demo_nodes_cpp talker
rqt_graph
- ROS2作为一个强大的工具，在运行过程中，我们是可以通过命令来看到节点和节点之间的数据关系的。
ROS2话题相关命令行界面（CLI）
ros2 topic -h
返回系统中当前活动的所有主题的列表：ros2 topic list
接着上一条，增加消息类型：ros2 topic list -t
打印实时话题内容：ros2 topic echo /chatter
查看主题内容：ros2 topic info /chatter