智能網(wǎng)聯(lián)汽車計算平臺部署與測試 課件 5.5 ROS文件系統(tǒng)的構(gòu)建

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計算平臺部署與測試項目五ROS的安裝與使用任務(wù)5ROS文件系統(tǒng)的構(gòu)建目錄01.任務(wù)描述02.任務(wù)目標03.任務(wù)準備04.知識準備05.任務(wù)實施06.評價反饋01.任務(wù)描述

經(jīng)典機器人PR2依靠強大的ROS，可以獨立完成多種復雜的任務(wù)，例如PR2可以自己開門、找到插頭給自己充電、打開冰箱取出啤酒、打簡單的臺球等等。實現(xiàn)上述功能PR2需要安裝、調(diào)用相關(guān)的ROS功能包，而這些功能包均以文件的形式存放。文件系統(tǒng)作為ROS的基礎(chǔ)框架，想要使用ROS工程實現(xiàn)各式各樣的功能，首先需要認識ROS工程，了解文件系統(tǒng)。在助理工程師開始使用ROS之前，你作為測試工程師，準備向他介紹Catkin編譯系統(tǒng)、工作空間的創(chuàng)建和結(jié)構(gòu)、功能包的創(chuàng)建和結(jié)構(gòu)，介紹ROS文件系統(tǒng)中常見的目錄、文件以及這些目錄存放的主要內(nèi)容和相關(guān)文件中定義的主要內(nèi)容。02.任務(wù)目標通過學習，希望同學們完成以下任務(wù)。了解能夠安裝ROS的平臺。了解ROS文件系統(tǒng)的常見結(jié)構(gòu)。熟悉創(chuàng)建工作空間的方法。熟悉創(chuàng)建功能包的方法。能夠說出ROS文件系統(tǒng)中常見的目錄、文件及其作用。能夠正確創(chuàng)建功能包。具有良好的團隊協(xié)作精神和較強的組織溝通能力。具備良好的職業(yè)道德。獲得多途徑檢索知識、分析解決問題以及多元化思考解決問題的方法，形成創(chuàng)新意識。能夠正確創(chuàng)建工作空間。03.任務(wù)準備常規(guī)實訓著裝防護裝備安裝有ROS系統(tǒng)的計算機平臺教學設(shè)備ROS教學工具04.知識準備ROS將所有文件按照一定的規(guī)則進行組織，不同功能的文件被放在不同的文件夾下。在構(gòu)建ROS文件系統(tǒng)前，首先了解文件系統(tǒng)中常見的幾個概念。

對于源代碼包，只有編譯才能在系統(tǒng)上運行。早期的ROS編譯系統(tǒng)是rosbuild，隨著ROS的發(fā)展，rosbuild不能很好地滿足系統(tǒng)的需求。在ROS的Groovy版本推出后，Catkin替代rosbuild正式投入使用。Catkin是ROS的官方構(gòu)建體系，是ROS構(gòu)建系統(tǒng)的繼承者，ROS構(gòu)建系統(tǒng)Catkin結(jié)合了CMake宏和Python腳本，在CMake的正常工作流之上提供了額外的功能。一、Catkin編譯系統(tǒng)Catkin的設(shè)計比rosbuild更為傳統(tǒng)，具有更好的分發(fā)包、更好的交叉編譯支持和更好的可移植性。Catkin的工作流與CMake非常相似，但同時為自動“查找包”基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和構(gòu)建多個依賴項目提供了支持時間。Catkin操作簡單、高效，可移植性更好，而且支持交叉編譯和更加合理的功能包分配。目前版本的ROS同時支持rosbuild和Catkin兩種編譯系統(tǒng)，但rosbuild已經(jīng)被逐步淘汰，所以我們直接上手Catkin即可。Catkin是基于CMake的編譯構(gòu)建系統(tǒng)，具有以下特點：（1）Catkin沿用了包管理的傳統(tǒng)，例如find_package()基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、pkg-config。（2）擴展了CMake，可自動生成find_package()代碼、pkg-config文件。（3）操作簡單、高效，可移植性更好。（4）支持交叉編譯和更加合理的功能包分配。二、工作空間

工作空間是創(chuàng)建、修改、編譯軟件包的目錄。工作空間就像是一個倉庫，里面存放著ROS的各種工程項目，便于系統(tǒng)組織管理調(diào)用。工作空間在可視化圖形界面里體現(xiàn)為一個文件夾。我們寫的ROS代碼通常就放在工作空間中。編譯后會在catkin_ws目錄下自動創(chuàng)建build、devel兩個文件夾，加上原有的src文件夾，在catkin_ws工作空間里面總共包含src、build、devel這三個文件夾，如圖所示。

這些文件夾的具體用途如下：（1）src：ROS的源代碼軟件包。（2）build：存放Catkin（CMake）的緩存信息和中間文件。（3）devel：存放生成的目標文件（包括msg、srv頭文件，動態(tài)鏈接庫，靜態(tài)鏈接庫，可執(zhí)行文件等）、環(huán)境變量。Build和devel兩個文件夾是由系統(tǒng)自動生成管理的，在日常的開發(fā)中，使用較為頻繁的是src文件夾，編寫的ROS程序或者下載的源代碼包都是存放在這里。三、功能包功能包（package）是ROS源代碼存放的地方，任何ROS的代碼無論是C++還是Python都要放到package中，這樣才能正常編譯和運行。一個工作空間可以包含多個package，一個package可以編譯出來多個目標文件（如ROS可執(zhí)行程序、動態(tài)靜態(tài)庫、頭文件等）。常見的package結(jié)構(gòu)如圖所示。常見的package相關(guān)命令及用途：05.任務(wù)實施按照前面所了解的知識內(nèi)容和小組內(nèi)部討論的結(jié)果，制定工作方案，落實各項工作負責人，如任務(wù)實施前的準備工作、實施中主要操作及協(xié)助支持工作、實施過程中相關(guān)要點及數(shù)據(jù)的記錄工作等。06.評價反饋（1）各組代表展示匯報PPT，介紹任務(wù)的完成過程。