02---控制移动底座5

在大多数时间都是依靠ROS节点来发布恰当的Twist消息。举个简单的例子，假设我们想编程使机器人向前移动1m，旋转180度，然后返回开始的位置。我们会尝试用不同的方法来完成这个任务，这些方法很好地表现了ROS不同层次的运动控制。

1、通过定时和定速估计距离和角度

我们第一个尝试是用定时的Twist命令去让机器人花一定时间向前移动一定的距离，旋转180度后，然后以相同的速度进行相同时长的向前移动，不出意外的话它会回到开始的位置。最后我们会让机器人旋转180度回到最初的方向。

这段脚本可以在子目录rbx1_nav/nodes下的timed_out_and_back.py中找到。

2、在ArbotiX模拟器上进行计时前进并返回运动

为了保证模拟的TurtleBot回到开始的位置，按下“Ctrl-C”让模拟的TurtleBot中正在运行的启动文件停止运行，然后用以下命令让它重新运行：

roslaunch rbx1_bringup fake_turtlebot.launch

如果你愿意的话，可以用对应Pi Robot或者你自己的机器人的文件替换掉fake_turtlebot.launch，这不会使结果有差别。

如果RViz并不是正在运行，那么就让它开始运行：

rosrun rviz rviz -d `rospack find rbx1_nav`/sim.rviz

或者按下Reset按钮删除掉在上一部分留下的Odometry箭头。

最后运行timed_out_and_back.py节点：

rosrun rbx1_nav timed_out_and_back.py

3、计时前进并返回运动的脚本

以下是计时前进并返回节点的完整脚本。

#!/usr/bin/env python

import rospy
from geometry_msgs.msg import Twist
from math import pi

class OutAndBack():
    def __init__(self):
        # Give the node a name
        rospy.init_node('out_and_back', anonymous=False)

        # Set rospy to execute a shutdown function when exiting       
        rospy.on_shutdown(self.shutdown)
        
        # Publisher to control the robot's speed
        self.cmd_vel = rospy.Publisher('/cmd_vel', Twist, queue_size=1)
        
        # How fast will we update the robot's movement?
        rate = 50
        
        # Set the equivalent ROS rate variable
        r = rospy.Rate(rate)
        
        # Set the forward linear speed to 0.2 meters per second 
        linear_speed = 0.2
        
        # Set the travel distance to 1.0 meters
        goal_distance = 1.0
        
        # How long should it take us to get there?
        linear_duration = goal_distance / linear_speed
        
        # Set the rotation speed to 1.0 radians per second
        angular_speed = 1.0
        
        # Set the rotation angle to Pi radians (180 degrees)
        goal_angle = pi
        
        # How long should it take to rotate?
        angular_duration = goal_angle / angular_speed
     
        # Loop through the two legs of the trip  
        for i in range(2):
            # Initialize the movement command
            move_cmd = Twist()
            
            # Set the forward speed
            move_cmd.linear.x = linear_speed
            
            # Move forward for a time to go the desired distance
            ticks = int(linear_duration * rate)
            
            for t in range(ticks):
                self.cmd_vel.publish(move_cmd)
                r.sleep()
            
            # Stop the robot before the rotation
            move_cmd = Twist()
            self.cmd_vel.publish(move_cmd)
            rospy.sleep(1)
            
            # Now rotate left roughly 180 degrees  
            
            # Set the angular speed
            move_cmd.angular.z = angular_speed

            # Rotate for a time to go 180 degrees
            ticks = int(goal_angle * rate)
            
            for t in range(ticks):           
                self.cmd_vel.publish(move_cmd)
                r.sleep()
                
            # Stop the robot before the next leg
            move_cmd = Twist()
            self.cmd_vel.publish(move_cmd)
            rospy.sleep(1)    
            
        # Stop the robot
        self.cmd_vel.publish(Twist())
        
    def shutdown(self):
        # Always stop the robot when shutting down the node.
        rospy.loginfo("Stopping the robot...")
        self.cmd_vel.publish(Twist())
        rospy.sleep(1)
 
if __name__ == '__main__':
    try:
        OutAndBack()
    except:
        rospy.loginfo("Out-and-Back node terminated.")

#!/usr/bin/env python

import rospy

如果阅读了ROS Beginner Tutorials in Python，你会知道所有ROS节点都是以这两句开头。第一行确保了这个脚本会被看作Python程序脚本，而第二行引用ROS的核心Python库。

from geometry_msgs.msg import Twist

from math import pi

这里我们引用了其他一些我们在脚本中需要用到的组件，在当前的例子中，我们需要用到ROS的geometry_msgs包中的Twist消息类型，和Python的math模块中的常数pi。请注意一个常见的引用错误，即忘记在你的包中的package.xml文件中写上必要的ROS<run_depend>。在当前的例子中，我们的package.xml文件必须要有这行才能正确从geometry_msgs.msg中引用Twist：

<run_depend>geometry_msgs</run_depend>

class OutAndBack():

　　def __init__(self):

这里ROS节点主要部分的开头把它自己定义成了一个Python类，并加上一行标准的类初始化。

#Give the node a name

rospy.init_node('out_and_back',anonymous=False)

#set rospy to execute a shutdown function when exiting

rospy.on_shutdown(self.shutdown)

每个ROS节点都被要求调用rospy.init_node()，我们也可以设置一个回调函数on_shutdown(),这样我们就可以在脚本结束的时候，比如用户按下ctrl-C的时候，进行必要的清理操作。对于一个移动机器人，最重要的清理操作就是让机器人停下来。我们可以在后面的脚本中看如何做到这点。

#Publisher to control the robot's speed
self.cmd_vel = rospy.Publisher('/cmd_vel',Twist)
#How fast will we update the robot's movement?
rate=50
#set the equivalent ROS rate variable
r=rospy.Rate(rate)

这里定义了我们用来发布Twist命令给/cmd_vel话题的ROS发布者。还设定了以每秒50次的频率来更新机器人的运动

#Set the forward linear speed to 0.2 meters per second
linear_speed=0.2
#Set the travel distance to 1.0 meters
goal_distance=1.0
#How long should it take us to get there?
linear_duration=linear_distance/linear_speed

以相对安全的0.2米/秒的速度初始化前进速度，并把目标距离设定为1.0米，接着计算运动需要多长时间。

# Set the rotation speed to 1.0 radians per second
angular_speed=1.0
#Ser the rotation angle to Pi radians(180 degrees)
goal_angle=pi
#How long should it take to rotate?
angular_duration=angular_distance/angular_speed

设定旋转速度为1.0弧度/秒，目标角度为180度或Pi弧度。

#Loop through the two legs of the trip
for i in range(2):
    #Initialize the movement command
    move_cmd=Twist()
    #Set the forward speed
    move_cmd.linear.x=linear_speed
    #Move forward for a time to go the desired distance
    ticks=int(linear_duration *rate)
    for t in range(ticks)
        self.cmd_vel.publish(move_cmd)
        r.sleep()

正是这里的循环使机器人运动起来，每循环一次就运动一段。因为一些机器人要求不断发布Twist消息来使它持续运动，所以为了让机器人以linear_speed米/秒的速度向前移动linear_distance米，我们需要在恰当的时长内每1/rate秒发布一次move_cmd消息。语句r.sleep()是rospy.sleep(1/rate)的简写。因为我们把变量赋值为r=rospy.Rate(rate)。

#Now rotate left roughly 180 degrees
#Set the angular speed
move_cmd.angular.z=angular_speed
#Rotate for a time to go 180 degrees
ticks=int(goal_angle *rate)
for t in range(ticks)
    self.cmd_vel.publish(move_cmd)
    r.sleep()

在循环的第二部分，我们让机器人在恰当时间段内以angular_speed弧度/秒的速度旋转，最终一共旋转180度。

#Stop the robot
self.cmd_vel.publish(Twist())

当机器人完成整个计时前进并返回的过程后，我们发布一条空的Twist消息（所有项都设为0）让它停止运动

def shutdown(self)
    #always stop the robot when shutting down the node
    rospy.loginfo("Stopping the robot...")
    self.cmd_vel.publish(Twist())
    rospy.sleep(1)

这个是我们的停机回调函数，如果脚本因为任何原因停止运行，我们就会通过发布一条空的Twist消息去停止机器人

if __name__ == '__main__'
    try
        OutAndBack()
    except rospy.ROSInterruptException:
        rospy.loginfo("Out-and-Back node terminated.")

最后这段是运行一段Python脚本的标准程序块。我们实例化OutAndBack类来使脚本（和机器人）运行。