Turtlesim 入门

目标： 安装并使用 turtlesim 包和 rqt 工具，为后续教程做准备。

教程级别： 初级

预计用时： 15 分钟

背景

turtlesim 是一个用于学习 ROS 2 的轻量级模拟器。 它以最基础的方式展示了 ROS 2 的核心功能，帮助你了解将来如何与真实机器人或机器人仿真进行交互。

ros2 工具是用户管理、内省（introspect）ROS 系统并与之交互的途径。 它支持多种命令，涵盖系统的不同方面及其操作。 你可以用它来启动一个节点、设置一个参数、监听一个话题等。 ros2 工具是 ROS 2 核心安装的一部分。

rqt 是一个用于 ROS 2 的图形用户界面（GUI）工具。 在 rqt 中完成的所有操作都可以在命令行中完成，但 rqt 提供了一种更友好的方式来操作 ROS 2 的各种元素。

本教程涉及 ROS 2 的核心概念，如节点（node）、话题（topic）和服务（service）。 所有这些概念将在后续教程中详细阐述；目前，你只需设置好工具并对它们有初步了解即可。

前提条件

上一节教程 配置环境 将向你展示如何设置你的环境。

任务

1 安装 turtlesim

一如既往，首先在一个新终端中 source 你的 setup 文件，方法如 上一节教程 所述。

为你的 ROS 2 发行版安装 turtlesim 包：

Ubuntu

sudo apt update
sudo apt install ros-{DISTRO}-turtlesim

RHEL

sudo dnf install ros-{DISTRO}-turtlesim

macOS

只要你安装 ROS 2 时所用的归档文件包含 ros_tutorials 仓库，你就应该已经安装了 turtlesim。

Windows

只要你安装 ROS 2 时所用的归档文件包含 ros_tutorials 仓库，你就应该已经安装了 turtlesim。

要检查该包是否已安装，请运行以下命令，该命令应返回 turtlesim 的可执行文件列表：

$ ros2 pkg executables turtlesim
turtlesim draw_square
turtlesim mimic
turtlesim turtle_teleop_key
turtlesim turtlesim_node

2 启动 turtlesim

要启动 turtlesim，在终端中输入以下命令：

$ ros2 run turtlesim turtlesim_node
[INFO] [turtlesim]: Starting turtlesim with node name /turtlesim
[INFO] [turtlesim]: Spawning turtle [turtle1] at x=[5.544445], y=[5.544445], theta=[0.000000]

在命令下方，你会看到来自该节点的消息， 其中包含默认乌龟的名称以及它生成的坐标。

模拟器窗口应该会出现，中间有一只随机生成的乌龟。

3 使用 turtlesim

打开一个新终端并再次 source ROS 2。

现在你将运行一个新节点来控制第一个节点中的乌龟：

ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

此时你应该有三个窗口打开：一个运行 turtlesim_node 的终端、一个运行 turtle_teleop_key 的终端，以及 turtlesim 窗口。 调整这些窗口的位置，使你既能看到 turtlesim 窗口，又能让运行 turtle_teleop_key 的终端保持活动状态，以便在 turtlesim 中控制乌龟。

使用键盘上的方向键来控制乌龟。 它会在屏幕上移动，并用自带的”画笔”绘制所经过的路径。

注意： 按下方向键只会让乌龟移动一小段距离然后停止。 这是因为，在现实中，例如操作员与机器人失去连接时，你不希望机器人继续执行指令。

你可以使用各命令的 list 子命令来查看节点及其关联的话题、服务和动作（action）：

ros2 node list
ros2 topic list
ros2 service list
ros2 action list

你将在接下来的教程中了解更多关于这些概念的知识。 由于本教程的目标只是对 turtlesim 做一个总体概述，接下来你将使用 rqt 来调用 turtlesim 的一些服务，并与 turtlesim_node 进行交互。

4 安装 rqt

打开一个新终端来安装 rqt 及其插件：

Ubuntu

sudo apt update
sudo apt install ros-{DISTRO}-rqt ros-{DISTRO}-rqt-common-plugins

RHEL

sudo dnf install 'ros-{DISTRO}-rqt*'

macOS

在 macOS 上安装 ROS 2 的标准归档文件已包含 rqt 及其插件，因此你应该已经安装了 rqt。

Windows

在 Windows 上安装 ROS 2 的标准归档文件已包含 rqt 及其插件，因此你应该已经安装了 rqt。

要运行 rqt：

rqt

5 使用 rqt

首次运行 rqt 时，窗口将是空白的。 不用担心，只需从顶部的菜单栏中选择 Plugins > Services > Service Caller。

注意： rqt 可能需要一些时间来定位所有插件。 如果你点击了 Plugins 但没有看到 Services 或任何其他选项，你应该关闭 rqt 并在终端中输入命令 rqt --force-discover。

使用 Service 下拉列表左侧的刷新按钮，确保 turtlesim 节点的所有服务都可用。

点击 Service 下拉列表以查看 turtlesim 的服务，并选择 /spawn 服务。

5.1 尝试 spawn 服务

让我们使用 rqt 来调用 /spawn 服务。 顾名思义，/spawn 将在 turtlesim 窗口中创建另一只乌龟。

通过双击 Expression 列中空的单引号之间的区域，给新乌龟起一个唯一的名字，例如 turtle2。 你可以看到这个表达式对应于 name 的值，类型为 string。

接下来，输入一些有效的坐标来生成新乌龟，比如 x = 1.0 和 y = 1.0。

注意： 如果你尝试生成一只与现有乌龟同名的新乌龟，比如默认的 turtle1，你将在运行 turtlesim_node 的终端中看到一条错误消息：

[ERROR] [turtlesim]: A turtle named [turtle1] already exists

然后，点击 rqt 窗口右上角的 Call 按钮来调用服务，从而生成 turtle2。

如果服务调用成功，你应该会看到一只新乌龟（同样是随机外观）出现在你输入的 x 和 y 坐标处。

如果你刷新 rqt 中的服务列表，还会发现除了 /turtle1/... 之外，现在多了与新乌龟相关的 /turtle2/... 服务。

5.2 尝试 set_pen 服务

现在让我们使用 /set_pen 服务给 turtle1 设置一支独特的画笔：

r、g 和 b 的值在 0 到 255 之间，用于设置 turtle1 绘制时画笔的颜色，width 用于设置线条的粗细。

要让 turtle1 用一条醒目的红色线条绘制，将 r 的值更改为 255，将 width 的值更改为 5。 更新值后不要忘记调用服务。

如果你回到运行 turtle_teleop_key 的终端并按下方向键，你会看到 turtle1 的画笔已经改变了。

你可能还注意到，没有办法移动 turtle2。 那是因为还没有用于 turtle2 的遥控（teleop）节点。

6 重映射（Remapping）

你需要第二个遥控节点来控制 turtle2。 但是，如果直接运行与之前相同的命令，你会发现控制的仍然是 turtle1。 解决方法是重映射（remap）cmd_vel 话题和 rotate_absolute 动作。

在一个新终端中，source ROS 2，然后运行：

ros2 run turtlesim turtle_teleop_key --ros-args --remap turtle1/cmd_vel:=turtle2/cmd_vel --remap turtle1/rotate_absolute:=turtle2/rotate_absolute

现在，当此终端处于活动状态时，你可以控制 turtle2；当另一个运行 turtle_teleop_key 的终端处于活动状态时，你可以控制 turtle1。

7 关闭 turtlesim

要停止模拟，你可以在 turtlesim_node 终端中输入 Ctrl + C，并在 turtle_teleop_key 终端中输入 q。

总结

使用 turtlesim 和 rqt 是学习 ROS 2 核心概念的好方法。

下一步

现在你已经启动并运行了 turtlesim 和 rqt，并且了解了它们的工作方式，接下来让我们通过下一节教程——理解 ROS 2 节点——深入学习第一个 ROS 2 核心概念。

相关内容

turtlesim 包可以在 ros_tutorials 仓库中找到。