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创建 ROS2 功能包

创建 ROS2 功能包

作者: 水之心 | 来源:发表于2020-09-18 16:04 被阅读0次

    使用 CMake 或 Python 创建一个新程序包,然后运行其可执行文件。

    1 What is a ROS 2 package?

    可以将包视为 ROS 2 代码的容器。如果您希望能够安装代码或与他人共享代码,则需要将其组织在一个软件包中。使用软件包,您可以发布 ROS2 的工作,并允许其他人轻松构建和使用它。

    ROS2 中的软件包创建使用 ament 作为其构建系统,并使用 colcon 作为其构建工具。您可以使用官方支持的 CMake 或 Python 创建软件包,尽管确实存在其他构建类型。

    2 What makes up a ROS 2 package?

    ROS 2 Python 和 CMake 软件包各自具有自己的最低要求内容:

    1. CMake:
    • package.xml 文件,其中包含有关程序包的元信息
    • CMakeLists.txt 文件,描述如何在包中构建代码
    1. Python:
    • package.xml 文件,其中包含有关程序包的元信息
    • setup.py 包含有关如何安装软件包的说明
    • 软件包包含可执行文件时,需要 setup.cfg,以便 ros2 run 可以找到它们
    • /<package_name>:ROS 2 工具用来查找软件包的与软件包同名的目录包含__init__.py

    最简单的包可能具有如下文件结构:

    1. CMake:
    my_package/
         CMakeLists.txt
         package.xml
    
    1. Python:
    my_package/
          setup.py
          package.xml
          resource/my_package
    

    3 Packages in a workspace

    一个工作空间可以包含所需数量的程序包,每个程序包都位于其自己的文件夹中。您还可以在一个工作空间(CMake,Python等)中拥有不同构建类型的软件包。您不能有嵌套的程序包。

    最佳做法是在工作区中有一个 src 文件夹,并在其中创建包。这样可以使工作空间的顶层保持“干净”。

    典型的一个工作空间内功能包的结构如下:

    workspace_folder/
        src/
          package_1/
              CMakeLists.txt
              package.xml
    
          package_2/
              setup.py
              package.xml
              resource/package_2
          ...
          package_n/
              CMakeLists.txt
              package.xml
    

    3.1 Create a package

    首先,source 您的 ROS 2 installation

    创建的工作空间 dev_ws 用于新软件包,运行软件包创建命令之前,请确保您位于 src 文件夹中。

    在 ROS 2 中创建新程序包的命令语法为:

    1. CMake:
    $ ros2 pkg create --build-type ament_cmake <package_name>
    
    1. Python:
    $ ros2 pkg create --build-type ament_python <package_name>
    

    接下来将使用可选参数 --node-name,该参数在包中创建一个简单的 Hello World 类型的可执行文件。

    在终端中输入以下命令:

    $ mkdir -p dev_ws/src
    $ cd dev_ws/src
    
    • Python:
    $ ros2 pkg create --build-type ament_python --node-name my_node my_package_py
    
    • CMake:
    $ ros2 pkg create --build-type ament_cmake --node-name my_node my_package_cpp
    

    现在,您将在工作区的 src 目录中拥有一个名为 my_package_pymy_package_cpp 的新文件夹。运行命令后,您的终端将返回以下消息:

    • CMake:
    going to create a new package
    package name: my_package
    destination directory: /home/user/dev_ws/src
    package format: 3
    version: 0.0.0
    description: TODO: Package description
    maintainer: ['<name> <email>']
    licenses: ['TODO: License declaration']
    build type: ament_cmake
    dependencies: []
    node_name: my_node
    creating folder ./my_package
    creating ./my_package/package.xml
    creating source and include folder
    creating folder ./my_package/src
    creating folder ./my_package/include/my_package
    creating ./my_package/CMakeLists.txt
    creating ./my_package/src/my_node.cpp
    
    • Python:
    going to create a new package
    package name: my_package
    destination directory: /home/user/dev_ws/src
    package format: 3
    version: 0.0.0
    description: TODO: Package description
    maintainer: ['<name> <email>']
    licenses: ['TODO: License declaration']
    build type: ament_python
    dependencies: []
    node_name: my_node
    creating folder ./my_package
    creating ./my_package/package.xml
    creating source folder
    creating folder ./my_package/my_package
    creating ./my_package/setup.py
    creating ./my_package/setup.cfg
    creating folder ./my_package/resource
    creating ./my_package/resource/my_package
    creating ./my_package/my_package/__init__.py
    creating folder ./my_package/test
    creating ./my_package/test/test_copyright.py
    creating ./my_package/test/test_flake8.py
    creating ./my_package/test/test_pep257.py
    creating ./my_package/my_package/my_node.py
    

    您可以看到为新软件包自动生成的文件。

    3.2 Build a package

    将软件包放在工作空间中特别有价值,因为您可以通过在工作空间根目录中运行 colcon build 一次构建许多软件包。否则,您将必须分别构建每个软件包。

    返回工作区的根目录,现在您可以构建软件包:

    $ cd ..
    $ colcon build
    

    这个命令会编译工作空间中的所有功能包,如果只想编译某一个包的话,可以这样:

    $ colcon build --packages-select my_package
    

    3.3 Source the setup file

    要使用新的程序包和可执行文件,请先打开一个新终端,然后获取 ROS2 的主要安装源。然后,从 dev_ws 目录中,运行以下命令来获取您的工作空间:

    # Linux
    $ . install/setup.bash
    # Windows
    $ call install/local_setup.bat
    

    现在您的工作区已添加到路径中,您将可以使用新程序包的可执行文件。

    3.4 Use the package

    要在软件包创建期间运行使用--node-name参数创建的可执行文件,请输入以下命令:

    $ ros2 run my_package_py my_node
    

    3.5 Examine package contents

    不管你是用 CMake 还是 python 创建的包,打开看一下,里边有哪些默认的文件:

    3.6 Customize package.xml

    创建软件包后,package.xml 文件需要我们手动完善一下。您可能在返回消息中注意到字段 descriptionlicense 包含 TODO 注释。这是因为软件包 descriptionlicense 声明不会自动设置,但是如果您要释放软件包,则必须设置。maintainer 字段可能也需要填写。

    完善以上描述信息、许可证和作者邮箱,关于许可证的详细介绍可以参考 here

    由于此软件包仅供练习,因此可以安全使用任何许可证。我们使用 Apache License 2.0:

    <license>Apache License 2.0</license>
    

    在许可证标签下方,您会看到一些标签名称以 _depend 结尾。这是您的 package.xml 列出其对其他软件包的依赖关系的地方,供 colcon 搜索。my_package_* 很简单,没有任何依赖关系,但是您将在以后的教程中看到这个空间的使用。

    如果使用的是 Python 包,还需要多修改一个文件 setup.pysetup.py 文件包含与 package.xml 相同的descriptionlicensemaintainer,因此您也需要进行设置。它们需要在两个文件中完全匹配。版本和名称(package_name)也需要完全匹配,并且应在两个文件中自动填充。

    4 总结

    您已经创建了一个用于组织代码并易于他人使用的程序包。您的软件包将自动填充必要的文件,然后使用 colcon 进行构建,以便可以在本地环境中使用其可执行文件。

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