【古月21讲】ROS入门系列（4）——参数使用与编程方法、坐标管理系统、tf坐标系广播与监听的编程实现、launch启动文件的使

1、参数的使用与编程方法

1. 创建功能包

   cd ~/catkin_ws/src
   catkin_create_pkg learning_parameter roscpp rospy std_srvs
   

2. 相关参数命令使用

   • rosparam list 列出当前所有参数
     

     注意上图红色框图部分，这里可能和ROS入门21讲中的不一样，在代码中相应的调整。

   ​

   • rosparam get param_key 显示某个参数值
     

   • rosparam set param_key param_value 设置某个参数值
     

     这里我们通过set设置/turtlesim/background_b参数的值为100，后面通过get命令发现参数的值确实变成了100。
     这里我们可以通过调用/clear服务让海龟进程背景发生变化，命令及变化效果如下：

     rosservice call /clear "{}" 
     

     

   • rosparam dump file_name 保存参数到文件

   • rosparam load file_name 从文件读取参数

   • rosparam load file_name 删除参数

3. 编程实现控制海龟例程背景参数设计（C++） ——文件名为parameter_config.cpp

   /***********************************************************************
   Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
   ***********************************************************************/
   
   /**
    * 该例程设置/读取海龟例程中的参数
    */
   #include <string>
   #include <ros/ros.h>
   #include <std_srvs/Empty.h>
   
   int main(int argc, char **argv)
   {
   	int red, green, blue;
   
       // ROS节点初始化
       ros::init(argc, argv, "parameter_config");
   
       // 创建节点句柄
       ros::NodeHandle node;
   
       // 读取背景颜色参数
   	ros::param::get("/turtlesim/background_r", red);
   	ros::param::get("/turtlesim/background_g", green);
   	ros::param::get("/turtlesim/background_b", blue);
   
   	ROS_INFO("Get Backgroud Color[%d, %d, %d]", red, green, blue);
   
   	// 设置背景颜色参数
   	ros::param::set("/turtlesim/background_r", 255);
   	ros::param::set("/turtlesim/background_g", 255);
   	ros::param::set("/turtlesim/background_b", 255);
   
   	ROS_INFO("Set Backgroud Color[255, 255, 255]");
   
       // 读取背景颜色参数
   	ros::param::get("/turtlesim/background_r", red);
   	ros::param::get("/turtlesim/background_g", green);
   	ros::param::get("/turtlesim/background_b", blue);
   
   	ROS_INFO("Re-get Backgroud Color[%d, %d, %d]", red, green, blue);
   
   	// 调用服务，刷新背景颜色
   	ros::service::waitForService("/clear");
   	ros::ServiceClient clear_background = node.serviceClient<std_srvs::Empty>("/clear");
   	std_srvs::Empty srv;
   	clear_background.call(srv);
   	
   	sleep(1);
   
       return 0;
   }

总结上面获取、设置参数的编程过程如下：

• 初始化ROS节点
• get函数获取参数
• set函数设置参数

4. 配置代码编译规则

   • 设置需要编译的代码和生成的可执行文件

     add_executable(parameter_config src/parameter_config.cpp)
     

   • 设置链接库

     target_link_libraries(parameter_config ${catkin_LIBRARIES})  
     

5. 编译并运行

   cd ~/catkin_ws
   catkin_make
   roscore
   rosrun turtlesim turtlesim_node
   rosrun learning_parameter parameter_config
   

   运行的效果如下:

   

2、ROS中的坐标管理系统

该部分在运行时错误较多，下面这篇博客写的极为详细，这里偷个懒，博客链接如下：

ROS中的坐标管理系统

3、tf坐标系广播与监听的编程实现

1. 创建功能包

   cd ~/catkin_ws/src
    catkin_create_pkg learning_tf roscpp rospy tf turtlesim
   

2. 创建tf广播器代码（C++） ——文件名为turtle_tf_broadcaster.cpp

   /***********************************************************************
   Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
   ***********************************************************************/
   
   /**
    * 该例程产生tf数据，并计算、发布turtle2的速度指令
    */
   
   #include <ros/ros.h>
   #include <tf/transform_broadcaster.h>
   #include <turtlesim/Pose.h>
   
   std::string turtle_name;
   
   void poseCallback(const turtlesim::PoseConstPtr& msg)
   {
   	// 创建tf的广播器
   	static tf::TransformBroadcaster br;
   
   	// 初始化tf数据
   	tf::Transform transform;
   	transform.setOrigin( tf::Vector3(msg->x, msg->y, 0.0) );
   	tf::Quaternion q;
   	q.setRPY(0, 0, msg->theta);
   	transform.setRotation(q);
   
   	// 广播world与海龟坐标系之间的tf数据
   	br.sendTransform(tf::StampedTransform(transform, ros::Time::now(), "world", turtle_name));
   }
   
   int main(int argc, char** argv)
   {
       // 初始化ROS节点
   	ros::init(argc, argv, "my_tf_broadcaster");
   
   	// 输入参数作为海龟的名字
   	if (argc != 2)
   	{
   		ROS_ERROR("need turtle name as argument"); 
   		return -1;
   	}
   
   	turtle_name = argv[1];
   
   	// 订阅海龟的位姿话题
   	ros::NodeHandle node;
   	ros::Subscriber sub = node.subscribe(turtle_name+"/pose", 10, &poseCallback);
   
       // 循环等待回调函数
   	ros::spin();
   
   	return 0;
   };
   
   

总结上述实现一个tf广播器的步骤：

• 定义TF广播器
• 创建坐标变换值
• 发布坐标变换

3. 创建tf监听器代码（C++） ——文件名为turtle_tf_listener.cpp

/***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************/

/**
 * 该例程监听tf数据，并计算、发布turtle2的速度指令
 */

#include <ros/ros.h>
#include <tf/transform_listener.h>
#include <geometry_msgs/Twist.h>
#include <turtlesim/Spawn.h>

int main(int argc, char** argv)
{
	// 初始化ROS节点
	ros::init(argc, argv, "my_tf_listener");

    // 创建节点句柄
	ros::NodeHandle node;

	// 请求产生turtle2
	ros::service::waitForService("/spawn");
	ros::ServiceClient add_turtle = node.serviceClient<turtlesim::Spawn>("/spawn");
	turtlesim::Spawn srv;
	add_turtle.call(srv);

	// 创建发布turtle2速度控制指令的发布者
	ros::Publisher turtle_vel = node.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle2/cmd_vel", 10);

	// 创建tf的监听器
	tf::TransformListener listener;

	ros::Rate rate(10.0);
	while (node.ok())
	{
		// 获取turtle1与turtle2坐标系之间的tf数据
		tf::StampedTransform transform;
		try
		{
			listener.waitForTransform("/turtle2", "/turtle1", ros::Time(0), ros::Duration(3.0));
			listener.lookupTransform("/turtle2", "/turtle1", ros::Time(0), transform);
		}
		catch (tf::TransformException &ex) 
		{
			ROS_ERROR("%s",ex.what());
			ros::Duration(1.0).sleep();
			continue;
		}

		// 根据turtle1与turtle2坐标系之间的位置关系，发布turtle2的速度控制指令
		geometry_msgs::Twist vel_msg;
		vel_msg.angular.z = 4.0 * atan2(transform.getOrigin().y(),
				                        transform.getOrigin().x());
		vel_msg.linear.x = 0.5 * sqrt(pow(transform.getOrigin().x(), 2) +
				                      pow(transform.getOrigin().y(), 2));
		turtle_vel.publish(vel_msg);

		rate.sleep();
	}
	return 0;
};

总结上述实现一个TF监听器的步骤

• 定义TF监听器

• 查找坐标变换

4. 配置tf广播器与监听器代码编译规则

add_executable(turtle_tf_broadcaster src/turtle_tf_broadcaster.cpp)
target_link_libraries(turtle_tf_broadcaster ${catkin_LIBRARIES})

add_executable(turtle_tf_listener src/turtle_tf_listener.cpp)
target_link_libraries(turtle_tf_listener ${catkin_LIBRARIES})

5. 编辑并运行

cd ~/catkin_ws
catkin_make
roscore
rosrun turtlesim turtlesim_node
rosrun learning_tf turtle_tf_broadcaster __name:=turtle1_tf /turtle1
rosrun learning_tf turtle_tf_broadcaster __name:=turtle2_tf /turtle2
rosrun learning_tf turtle_tf_listener
rosrun turtlesim turtle_teleop_key

运行结果如下：

4、launch启动文件的使用方法

​ 这部分内容是很重要的，但是本质上用的还是前面的程序，只是相当于通过launch文件进行了总结，这样直接启动launch文件可以减少开设多个终端，从而减低出错率。launch文件是通过XML文件实现多节点的配置和启动的，其可自启动ROS Master。这里只介绍一些launch文件的重要语法。

更多的相关语法查看WIki：launch使用方法

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