0. ROSの基本

# 2018-04-12 YMD
正確な情報はhttp://wiki.ros.org/ja/ROS/Tutorialsを参照すること．

ROSはcatkinというビルドシステムを使っている．
catkinを使うことによって，パッケージの依存関係などの管理が簡単になる．

以下のコマンドでワークスペースを作成する．（一度だけ行う．端末を立ち上げ直しても再び行う必要はない）

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

~/.bashrcの一番下に下記を追加する。

source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

一度端末を閉じて，開き直して，.bashrcの変更を反映する．

cd ~/catkin_ws/
catkin_make

ROSは環境変数をパッケージの検索などに使っているので， 環境変数を操作できるとデバッグなどで便利なことがある．

env # 全ての環境変数を表示
env | grep ROS # ROS関連の環境変数を表示
echo $PATH # 環境変数PATHを表示

ROS_PACKAGE_PATHの中に/home/USERNAME/catkin_ws/srcと/opt/ros/kinetic/shareが表示されていて，PATHの中に/opt/ros/kinetic/binが含まれていれば，正しくセットアップできている．

例として，ros_studyというパッケージを作る．

cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg ros_study std_msgs sensor_msgs nav_msgs geometry_msgs roscpp

std_msgs以降の引数は依存パッケージを指定している．

(ROSを使うときに最初に実行するコマンド，rosout,rosmaster,ros parameter serverが起動する)

roscore

roscoreを行っている間はその端末では他のコマンドが実行できないので，別の端末を起動する．
（terminatorを使っている場合にはCtrl+Shift+eやCtrl+Shift+oを使う）

rosにおけるプロセスのこと

~/catkin_ws/src/ros_study/src/にros_study_node.cppを作成する

/**
 * inから読み取った最新のメッセージを1回~/outに出力するノード．
 * パラメータ~/nameで指定された名前を最初に付与する．
 */
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
#include <iostream>
#include <sstream>
#include <deque>

static std_msgs::String::ConstPtr latest_listened_msg_ptr = nullptr;
void listenCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
    latest_listened_msg_ptr = msg;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "ros_study_node");
    ros::NodeHandle private_nh("~");
    ros::NodeHandle nh;
    ros::Duration loop_duration(0.1);
    std::string name;
    ros::Publisher out_pub(private_nh.advertise<std_msgs::String>("out", 1000)); // "~/out"
    ros::Subscriber in_sub = nh.subscribe("in", 1000, listenCallback); // "/in"
    private_nh.param<std::string>("name", name, "anonymous"); // "~/name"
    while (ros::ok())
    {
        if (latest_listened_msg_ptr)
        {
            std_msgs::String out_msg;
            std::stringstream out_ss;
            out_ss << name << ": "; // set name name
            out_ss << latest_listened_msg_ptr->data; // append listened string
            latest_listened_msg_ptr = nullptr; // delete message
            out_msg.data = out_ss.str(); // set data
            out_pub.publish(out_msg); // send message
        }
        ros::spinOnce(); // check topic
        loop_duration.sleep(); // sleep for 0.1 sec
    }
    return 0;
}

CMakeLists.txtから以下の行を探してコメント（# ）を解除する．

# add_compile_options(-std=c++11)

# add_executable(${PROJECT_NAME}_node src/ros_study_node.cpp)

# target_link_libraries(${PROJECT_NAME}_node                                                                                                                                         
#   ${catkin_LIBRARIES}                                                                                                                                                              
# ) 

cd ~/catkin_ws
catkin_make

rosrun ros_study ros_study_node # 実行しても何も表示はされない

でros_studyという名前のパッケージにあるros_study_nodeという名前のノードを実行する．
後で使うので実行したまま，別の端末を起動する．

rosnode list

ノード間で非同期的にやり取りされるデータをメッセージと呼ぶ．
メッセージの送信先の指定はtopicによって行われる．
topicはwebサービスにおけるアドレスに似ている．

rostopic list

例としてros_study_node/outのデータを表示する

rostopic echo ros_study_node/out # 現時点では何も表示されない

後で使うので実行したまま，別の端末を起動する．

例としてstd_msgs/String型の“hello”というデータをトピック“in”に配信する

rostopic pub in std_msgs/String "hello"

rostopic echoを行った端末に，data: “anonymous: hello”と表示される．

インストール

sudo apt-get install ros-kinetic-rqt-graph

実行

rosrun rqt_graph rqt_graph

rosparam list

例としてros_study_node/nameというパラメータを取得・設定する

rosparam get ros_study_node/name # setしていない場合には存在しないのでエラーメッセージが出る
rosparam set ros_study_node/name john

セットした後で

rosrun ros_study ros_study_node

すると，パラメータros_study_node/nameを読み込ませることができる．
（ノード内部の値を動的に更新したいときにはdynamic_reconfigureを使う必要がある）
このとき

rostopic pub in std_msgs/String "hello"

を実行すると，rostopic echoを行った端末に，data: “john: hello”と表示される．

ノードをまとめて実行するときに使う

例えば，以下のようなファイルを作る．
~/catkin_ws/src/ros_study/launch/apple.launchに配置する．

<launch>
  <node pkg="ros_study" type="ros_study_node" name="john_node">
    <param name="name" value="john"/>
    <remap from="/in" to="~/in"/>
    <remap from="~/out" to="/paul_node/in"/>
  </node>
  <node pkg="ros_study" type="ros_study_node" name="paul_node">
    <param name="name" value="paul"/>
    <remap from="/in" to="~/in"/>
    <remap from="~/out" to="/george_node/in"/>
  </node>
  <node pkg="ros_study" type="ros_study_node" name="george_node">
    <param name="name" value="george"/>
    <remap from="/in" to="~/in"/>
    <remap from="~/out" to="/ringo_node/in"/>
  </node>
  <node pkg="ros_study" type="ros_study_node" name="ringo_node">
    <param name="name" value="ringo"/>
    <remap from="/in" to="~/in"/>
  </node>
</launch>

pkgにはパッケージ名，
nameには適当に理解しやすい固有名(ノード名と同じでも可)，
typeにはノード名を指定する．
paramタグを使ってパラメータを指定する．
remapタグを使ってトピック名を変更する．

roslaunch ros_study apple.launch

別の端末で

rostopic echo ringo_node/out

さらに別の端末で

rostopic pub john_node/in std_msgs/String "hello"

すると，data: “ringo: george: paul: john: hello”と表示される．

rosrun rqt_graph rqt_graph

すると，メッセージが受け渡される流れを確認できる．