首飞的博客
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不知道阅读本篇文章的你有没有被环境配置搞的焦头烂额过？

想要验证一个功能包，但却需要安装各种依赖。装就装吧！但是安装的依赖可能更新本机中的一些配置或软件版本，导致过去可以运行的软件这么折腾一下后就不能再运行了。

这时可能又后悔又懊恼。严重的可能要重新安装电脑系统。

本文描述了一种在Docker环境中开发和调试ROS程序的方法。旨在解决环境配置和软件依赖给我们带来的困扰。

我们使用Docker+Vscode来构建开发环境。下面的操作在Ubuntu 20.04 LTS上验证过。对于其他操作系统，操作步骤应该也是一致的。

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运行一个示例

安装依赖

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sudo apt-get install ros-galactic-turtle-tf2-py ros-galactic-tf2-tools ros-galactic-tf-transformations
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pip3 install transforms3d

运行示例

在不同的命令窗口中运行下面的命令

启动小乌龟窗口

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ros2 launch turtle_tf2_py turtle_tf2_demo.launch.py

启动键盘控制节点

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ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

观察坐标转换的结果

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ros2 run tf2_ros tf2_echo turtle2 turtle1

示例分析

本示例中启动了两只小乌龟Turtle1和Turtle2。TF发布器会将Turtle1相对于world坐标系的位置关系和Turtle2相对于world坐标系的位置关系发布出来。为了实现Turtle2跟随Turtle1的效果，程序中获取了Turtle1相对于Turtle2的位置关系并且将其折算成速度控制量。

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launch 文件

launch文件可以同时配置和启动多个ros节点。ROS2中的launch文件可以用Python、xml、yaml来写。

但ROS2中的Python launch文件更为灵活，功能也更加强大。可以用它执行一些其他的任务（比如新建目录，配置环境变量）。所以官方推荐的是使用python来写。而launch文件一般会放在功能包中的launch文件夹下面。如果想感受一下各种方式写launch文件的效果，可以点开下面的链接体会一下。

https://docs.ros.org/en/galactic/How-To-Guides/Launch-file-different-formats.html

launch文件一般通过下面的命令启动：

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ros2 launch <package_name> <launch_file_name>

值的注意的是，当package编译时加了--symlink-install选项，在包内修改了launch文件，不用编译也是生效的。

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ROS2最新的5年长期支持版ROS 2 Humble Hawksbill 发布了。它是第一个运行在Ubuntu 22.04 (Jammy Jellyfish)上的版本。

介绍文章：

https://discourse.ros.org/t/ros-2-humble-hawksbill-released/25729

ROS2 Humble Hawksbill 版本新特性：

https://docs.ros.org/en/humble/Releases/Release-Humble-Hawksbill.html#new-features-in-this-ros-2-release

ROS2 Humble Hawksbill官方手册：

https://docs.ros.org/en/humble/index.html

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使用ros2 lifecycle --h命令可以看到lifecycle相关的命令有哪些。

获取LifecycleNode节点的状态

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ros2 lifecycle get /lifecycle_node_demo_node

其中/lifecycle_node_demo_node为节点名称

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map的数据类型

map话题的类型是nav_msgs::msg::OccupancyGrid。使用下面的命令可以查询该类型的数据结构。 

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ros2 interface show nav_msgs/msg/OccupancyGrid

nav_msgs::msg::OccupancyGrid的数据结构：

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# This represents a 2-D grid map
std_msgs/Header header
        builtin_interfaces/Time stamp
                int32 sec
                uint32 nanosec
        string frame_id

# MetaData for the map
MapMetaData info
        builtin_interfaces/Time map_load_time
                int32 sec
                uint32 nanosec
        float32 resolution
        uint32 width
        uint32 height
        geometry_msgs/Pose origin
                Point position
                        float64 x
                        float64 y
                        float64 z
                Quaternion orientation
                        float64 x 0
                        float64 y 0
                        float64 z 0
                        float64 w 1

# The map data, in row-major order, starting with (0,0).
# Cell (1, 0) will be listed second, representing the next cell in the x direction.
# Cell (0, 1) will be at the index equal to info.width, followed by (1, 1).
# The values inside are application dependent, but frequently,
# 0 represents unoccupied, 1 represents definitely occupied, and
# -1 represents unknown.
int8[] data

其中data数据成员用于存储地图中的每个栅格值。nav_msgs::msg::OccupancyGrid存储的栅格值范围在[0~100]。0表示栅格未被占用，100表示栅格被占用了，而0到100之间表示被占用的程度。-1表示未知区域。

info成员变量中主要存储地图文件的一些参数。比如：地图大小，分辨率，原点等信息。

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有顺序的的启动节点，暂停节点，关闭节点是ROS1的一个痛点。因为在ROS1中节点启动是无序的。ROS1系统设计时并没有考虑节点启动时可能存在的互相依赖。

但在实际生产使用环境中，某些节点能正常工作是需要其他一些节点已经启动了的。

比如：需要定位功能能正常运行，前提是map_server节点已经正常加载地图文件并且已经把地图话题发布出来。

又或者你想从建图功能切到导航功能。在ROS1中，需要先将建图功能的程序杀干净。然后再启动导航程序。在ROS2中，各个节点的状态是可管理的。

在这个场景里，大可让建图程序休眠，而不用杀掉。切换功能时只需要激活相应功能的节点即可。

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废话不多说，我们直接开始。

搭建测试环境

为了避免花太多时间折腾环境问题。这里使用Docker来跑测试的示例。

安装Docker

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# step 1: 安装必要的一些系统工具
sudo apt-get update
sudo apt-get -y install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

# step 2: 安装GPG证书
curl -fsSL http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

# Step 3: 写入软件源信息
sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

# Step 4: 更新并安装 Docker-CE
sudo apt-get -y update
sudo apt-get -y install docker-ce

# Step 5: 查看docker是否安装成功
docker version
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查看Action 信息的常用命令
Action主要用于长时间运行的任务。它们由三部分组成：目标、反馈和结果。

查看action列表

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ros2 action list

查看action列表和类型

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ros2 action list -t

查看action信息

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ros2 action info <action_name>

显示action

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ros2 interface show <action_name>

action send goal

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ros2 action send_goal <action_name> <action_type> <values>
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Plotjuggler简介

PlotJuggler是一个类似于rqt_plot的基于Qt的数据可视化工具。但PlotJuggler拥有更强大和好用的功能。你可以导入文本文件让它显示文本文件中的数据。你也可以导入ros的bag包，它能自动解析bag包中的数据。并可以回放bag包的数据，然后用Rviz来显示数据。PlotJuggler的功能有很多，这里只介绍几种我常用的功能。应该足以应付日常的机器人开发调试工作。

Plotjuggler官方网址：

https://www.plotjuggler.io/

github地址：

https://github.com/facontidavide/PlotJuggler

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