# ROS 2 用户指南（PX4-ROS 2 桥接器）
本主题介绍如何在 PX4 中设置和使用 ROS 2。
它概述了 ROS2-PX4 桥接架构和应用管道，以及如何安装所有所需软件和构建 ROS 2 应用程序的说明。
备注
任何在 DDS 域（包括 ROS 节点）中运行和链接的应用程序都可以利用 PX4 自动驾驶仪中的快速 DDS 接口。
有关使用 微型 RTPS 桥接器 无 ROS 2见 RTPS/DDS 接口部分.
备注
有关如何将 PX4 与 ROS 2 结合使用的更详细、更直观的说明，请参阅 PX4 维护者的介绍：
警告
PX4 v1.13 不支持 XRCE-DDS 作为 ROS 2 中间件。在 PX4 v1.13 中使用 MicroRTPS 如下所述。
# 概述
得益于本地通信中间件（DDS/RTPS），ROS 2 的应用管道非常简单。其 microRTPS 桥接器 它由运行在 PX4 上的客户端和运行在任务/同伴计算机上的代理组成，两者通过通信提供 UORB 和 ROS 2 信息格式之间的双向数据交换和信息转换。这样就可以创建直接与 PX4 UORB 主题连接的 ROS 2 订阅者或发布者节点！如下图所示。
ROS 2 使用 px4_msgs (打开新窗口） 和 px4_ros_com (打开新窗口） 软件包，以确保在创建客户端和代理代码时使用匹配的消息定义（这一点很重要），同时还能在构建 ROS 代码时取消对 PX4 的要求。
px4_msgs包含 PX4 ROS 消息定义。构建该项目时，它会生成相应的 ROS 2 兼容类型支持（ROS 2 节点使用）和 IDL 文件（ROS 2 节点使用）。fastddsgen来生成 microRTPS 代理代码。px4_ros_com包含用于代理发布者和订阅者的 microRTPS 代理代码模板。构建过程会运行fastddsgen实例来生成micrortps_agent，编译成一个单一的可执行文件。
PX4 自动驾驶仪项目自动更新 px4_msgs (打开新窗口） 每当有新的报文定义更改时（在 师 分支）。
备注
ROS 应用程序可以访问的 uORB 主题子集可以在 桥接配置 yaml 文件 (打开新窗口）.
PX4 固件根据其构建时的信息定义包含 microRTPS 客户端。
备注
精明的读者会注意到，生成的代理可能不是用同一套定义构建的（除非它们都是用同一个 "主 "提交构建的）。
现在这不是问题，因为 PX4 信息集/定义相对稳定，更新/新信息会自动部署到 px4_msgs.
在不久的将来，我们打算
- 也在以下两个版本中为每个版本创建一个分支
px4_ros_com和px4_msgs因此，信息定义和代理代码都与发布时 PX4/客户端上的信息定义和代理代码一致。 - 对网桥配置进行初始报文交换，使用报文结构 MD5SUM 验证报文定义是否相同，如果不相同，则禁用其流并向用户发出警告。
警告
您不能在 ROS 2 中使用作为 "normal"PX4 构建一部分而生成的代理（例如，如果用户使用了 BUILD_MICRORTPS_AGENT=1 make px4_sitl_rtps).虽然 microRTPS 客户端是一样的，但 ROS 2 使用的 IDL 文件与 PX4 生成的独立于 ROS 的文件.另一个细节是，PX4 的正常构建不使用 fastddsgen 为 ROS 2 网络提供类型支持--这也是我们在 ROS 2 网络中使用单独的 microRTPS 代理的主要原因之一。 px4_ros_com完全兼容 ROS 2 网络。我们使用 px4_msg 生成相应的 IDL 文件 micrortps_agent 于 px4_ros_com.
# 安装和设置
要设置 ROS 2 以与 PX4 配合使用，您需要
# 安装快速 DDS
按照 快速 DDS 安装指南 安装 快速 RTPS(DDS) 2.0.2 (或更高版本）和 Fast-RTPS-Gen 1.0.4 (不是以后！）及其依赖关系。
警告
检查指南以确认最新的依赖关系！在正确版本的 快速 RTPS（DDS） 和 Fast-RTPS-Gen 已安装。
# 安装 ROS 2
备注
本安装和构建指南涵盖 Ubuntu 20.04 中的 ROS 2 Foxy。
警告
如果在 ROS2 教程的环境变量中设置了 ROS_DOMAIN_ID，则需要取消设置 ROS_DOMAIN_ID 才能在 ROS2 和 microRTPS-agent 之间建立连接。
安装 ROS 2 及其依赖项：
安装过程还应安装
胶管不过，如果没有，你也可以手动安装这些工具：苏都 适切 安装 python3-colcon-common-extensionseigen3_cmake_module也是必需的，因为 Eigen3 用于变换库：苏都 适切 安装 ros-foxy-eigen3-cmake 模块还必须安装一些 Python 依赖项（使用
核心或适切):苏都 管道3 安装 -U empy pyros-genmsg setuptools
# 构建 ROS 2 工作区
本节将介绍如何创建一个 ROS 2 工作区，将其托管在你的 主目录 (根据需要修改命令，将源代码放在其他地方）。命令 px4_ros_com 和 px4_msg 软件包克隆到工作区文件夹，然后使用脚本构建工作区。
备注
构建过程将在控制台上打开新的标签页，这些标签页与构建过程的不同阶段相对应，这些阶段需要获取不同的环境配置。
创建和构建工作区：
- 使用
$ mkdir -p ~/px4_ros_com_ros2/src - 克隆 ROS 2 桥接软件包
px4_ros_com和px4_msgs到/src目录（该版本/1.13分支必须克隆）：$ Git clone -b release/1.13 https://github.com/PX4/px4_ros_com.git ~/px4_ros_com_ros2/src/px4_ros_com $ Git clone -b release/1.13 https://github.com/PX4/px4_msgs.git ~/px4_ros_com_ros2/src/px4_msgs - 使用
build_ros2_workspace.bash脚本来构建 ROS 2 工作区（包括px4_ros_com和px4_msgs).$ CD ~/px4_ros_com_ros2/src/px4_ros_com/scripts $ 消息来源 build_ros2_workspace.bash
TIP
通过使用 --帮助 论点。特别是 --verbose 参数显示完整的 胶管 构建输出。
备注
px4_ros_com/scripts 目录中包含多个脚本，用于构建不同类型的工作区。
# 检查安装是否合理
检查安装/设置是否成功的方法之一是测试网桥是否能与 PX4 通信。我们可以通过在模拟器中运行 PX4 来实现这一目的。
设置 PX4 Ubuntu Linux 开发环境 - 的默认指令获得 最新 版本的 PX4 源代码，并安装所有需要的工具。
备注
要获取 PX4 源程序 v1.13 版本，必须调整上述说明。
Git 克隆 -b <；标签>； https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git --recursive其中
<标签>；可以是版本/1.13或任何v.13.*标签取决于用户的具体情况。否则，请参考 最新 (打开新窗口） 文件。在 PX4 自动驾驶仪 项目，然后开始使用 PX4 Gazebo 仿真：
生产 PX4_SITL_RTPS 仿真场景GazeboPX4 完全启动后，终端将显示 NuttShell/系统控制台.还请注意，PX4 SITL 将自动启动
micrortps_client连接到 UDP 端口 2019 和 2020。在一个 新 终端、
消息来源ROS 2 工作区，然后启动micrortps_agent守护进程，以 UDP 作为传输协议：$ 消息来源 ~/px4_ros_com_ros2/install/setup.bash $ micrortps_agent -t UDP打开一个新终端，使用提供的启动文件启动监听器：
$ 消息来源 ~/px4_ros_com_ros2/install/setup.bash $ ros2 launch px4_ros_com sensor_combined_listener.launch.py如果网桥工作正常，您就可以在启动 ROS 监听器的终端/控制台上看到打印的数据：
传感器接收到的综合数据 ================================ ts： 870938190 陀螺仪[0]: 0.00341645 陀螺仪[1]: 0.00626475 陀螺仪[2]: -0.000515705 gyro_integral_dt： 4739 相对加速度计时间戳： 0 加速度计_m_s2[0]: -0.273381 加速度计_m_s2[1]: 0.0949186 加速度计_m_s2[2]: -9.76044 加速度计积分 dt： 4739
您还可以使用 ros2 主题 hz.例如 综合传感器 使用 ros2 topic hz /fmu/sensor_combined/out:
平均率： 248.187
分钟 0最多 0.000 秒： 0.012s std dev： 0.00147 秒窗口： 2724
平均率： 248.006
分钟 0最多 0.000 秒： 0.012s std dev： 0.00147 秒窗口： 2972
平均率： 247.330
分钟 0最多 0.000 秒： 0.012s std dev： 0.00148s 窗口： 3212
平均率： 247.497
分钟 0最多 0.000 秒： 0.012s std dev： 0.00149 秒窗口： 3464
平均率： 247.458
分钟 0最多 0.000 秒： 0.012s std dev： 0.00149 秒窗口： 3712
平均率： 247.485
分钟 0最多 0.000 秒： 0.012s std dev： 0.00148s 窗口： 3960
# ROS 2 应用实例
# 创建 ROS 2 监听器
随着 px4_ros_com 现在，我们可以利用生成的 microRTPS 代理应用程序，以及来自 px4_msgs代表与 uORB 对应的一对一匹配。
要在 ROS 2 上创建一个监听节点，让我们以 sensor_combined_listener.cpp 节点下 px4_ros_com/src/examples/listeners.
代码首先导入与 ROS 2 中间件连接所需的 C++ 库和所需的消息头文件：
#包括 <rclcpp/rclcpp.hpp>；
#包括 <px4_msgs/msg/sensor_combined.hpp>；
然后创建一个 传感器组合监听器 类的子类。 rclcpp::Node 基类。
/** * @brief 传感器组合 uORB 主题数据回调 */
类 传感器组合监听器 : 公 rclcpp::节点
{
会创建一个回调函数，当 综合传感器 接收 uORB 报文（现在是 RTPS/DDS 报文），并在每次接收报文时输出报文字段的内容。
公:
不含糊 传感器组合监听器() : 节点("sensor_combined_listener"；) {
订阅_ = 此->；创建订阅<；px4_msgs::信息::传感器组合>；(
"fmu/sensor_combined/out"；,
10,
[此](缢 px4_msgs::信息::传感器组合::UniquePtr msg) {
标准::cout <<； "\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n";
标准::cout <<； "接收到的传感器综合数据"； <<； 标准::endl;
标准::cout <<； "=============================" <<； 标准::endl;
标准::cout <<； ts： "； <<； 信息->；时戳 <<； 标准::endl;
标准::cout <<； "gyro_rad[0]:"； <<； 信息->；陀螺仪[0] <<； 标准::endl;
标准::cout <<； "gyro_rad[1]： "； <<； 信息->；陀螺仪[1] <<； 标准::endl;
标准::cout <<； "gyro_rad[2]： "； <<； 信息->；陀螺仪[2] <<； 标准::endl;
标准::cout <<； "gyro_integral_dt: "； <<； 信息->；陀螺积分 <<； 标准::endl;
标准::cout <<； "accelerometer_timestamp_relative: "； <<； 信息->；相对加速度计时间戳 <<； 标准::endl;
标准::cout <<； "accelerometer_m_s2[0]: "； <<； 信息->；加速度计_m_s2[0] <<； 标准::endl;
标准::cout <<； "加速度计_m_s2[1]： "； <<； 信息->；加速度计_m_s2[1] <<； 标准::endl;
标准::cout <<； "accelerometer_m_s2[2]: "； <<； 信息->；加速度计_m_s2[2] <<； 标准::endl;
标准::cout <<； "accelerometer_integral_dt: "； <<； 信息->；加速度计积分 <<； 标准::endl;
});
}
下面几行为 综合传感器 uORB 主题，该主题可与一个或多个兼容的 ROS2 订阅者相匹配。 FMU/SENSOR_COMBED/UT ROS2 主题。
私人:
rclcpp::订阅<；px4_msgs::信息::传感器组合>；::SharedPtr subscription_;
};
的实例化 传感器组合监听器 类作为 ROS 节点是在 主要 功能。
int 主要(int 参数, 烧焦 *参数[])
{
标准::cout <<； "Starting sensor_combined listener node..."； <<； 标准::endl;
setvbuf(数据输出, NULL, _IONBF, BUFSIZ);
rclcpp::启动(参数, 参数);
rclcpp::后旋(标准::共享<；传感器组合监听器>；());
rclcpp::关闭();
返回 0;
}
# 创建 ROS 2 广告客户
ROS 2 广告节点向 DDS/RTPS 网络（也就是 PX4 自动驾驶仪）发布数据。
例如 debug_vect_advertiser.cpp 根据 px4_ros_com/src/advertisers首先，我们导入所需的头文件，包括 debug_vect msg 标头。
#包括 时间顺序<chrono>；
#包括 <rclcpp/rclcpp.hpp>；
#包括 <px4_msgs/msg/debug_vect.hpp>；
使用 命名空间 标准::计时器;
然后，代码会创建一个 DebugVectAdvertiser 类的子类。 rclcpp::Node 基类。
类 DebugVectAdvertiser : 公 rclcpp::节点
{
下面的代码为何时发送信息创建了一个函数。信息根据定时回调发送，该回调根据定时器每秒发送两条信息。
公:
DebugVectAdvertiser() : 节点("debug_vect_advertiser"；) {
出版商_ = 此->；创建出版商<；px4_msgs::信息::调试向量>；("fmu/debug_vect/in"；, 10);
汽车 定时器回调 =
[此]()->；空白 {
汽车 debug_vect = px4_msgs::信息::调试向量();
debug_vect.时戳 = 标准::计时器::时间点播报<；标准::计时器::微秒>；(标准::计时器::稳定时钟::现在()).自时间起().计数();
标准::字符串名称 = "测试"；;
标准::抄袭(名字.兴办(), 名字.最后(), debug_vect.名字.兴办());
debug_vect.x = 1.0;
debug_vect.y = 2.0;
debug_vect.z = 3.0;
RCLCPP_INFO(此->；get_logger(), "\033[97m Publishing debug_vect: time: %llu x: %f y: %f z: %f \033[0m"；,
debug_vect.时戳, debug_vect.x, debug_vect.y, debug_vect.z);
此->；出版商_->；发布(debug_vect);
};
定时器 = 此->；创建隔离墙计时器(500毫秒, 定时器回调);
}
私人:
rclcpp::定时器基数::SharedPtr timer_;
rclcpp::出版商<；px4_msgs::信息::调试向量>；::SharedPtr publisher_;
};
的实例化 DebugVectAdvertiser 类作为 ROS 节点是在 主要 功能。
int 主要(int 参数, 烧焦 *参数[])
{
标准::cout <<； "Starting debug_vect advertiser node..."； <<； 标准::endl;
setvbuf(数据输出, NULL, _IONBF, BUFSIZ);
rclcpp::启动(参数, 参数);
rclcpp::后旋(标准::共享<；DebugVectAdvertiser>；());
rclcpp::关闭();
返回 0;
}
# 机外控制
有关如何在 PX4 上使用板外控制的完整参考示例，请参阅： ROS 2 机外控制示例.
# 使用 ROS1 兼容工作区手动设置工作区（仅供参考）
备注
提供该说明是为了帮助您更好地了解构建过程以及如何包含 ROS1 工作区。构建或使用 ROS 2 不需要它。 ros1_桥 软件包，在 通过 ROS 2 桥接的 ROS (1).
本节介绍了 人工 设置您的工作区并构建 px4_ros_com, px4_msgs和 ros1_桥 包装。该主题有效地解释了 build_ros2_workspace.bash 脚本中的 安装说明).
仅构建 ROS 2 工作区：
CD成px4_ros_com_ros2目录中的 ROS 2 环境源代码。如果它告诉你之前已经设置了一个工作区，请不要介意：CD ~/px4_ros_com_ros2 消息来源 /opt/ros/foxy/setup.bash建立工作区：
colcon build --symlink-install --event-handlers console_direct+
同时建立 ROS 2 和 ROS (1) 工作区（替换前面的步骤）：
CD成px4_ros_com_ros2目录中的 ROS 2 环境源代码。如果它告诉你之前已经设置了一个工作区，请不要介意：消息来源 /opt/ros/foxy/setup.bash克隆
ros1_桥软件包，以便在 ROS 2 工作区中构建：Git clone https://github.com/ros2/ros1_bridge.git -b dashing ~/px4_ros_com_ros2/src/ros1_bridge建立
px4_ros_com和px4_msgs软件包，不包括ros1_桥包装colcon build --symlink-install --packages-skip ros1_bridge --event-handlers console_direct+备注
--事件处理程序 console_direct+只是为了增加胶管如果想要更安静的构建过程，可以将其移除。然后构建 ROS(1) 软件包。首先打开一个 新 终端窗口，并调用系统上安装的 ROS(1) 环境：
消息来源 /opt/ros/melodic/setup.bash建立
px4_ros_com和px4_msgsROS 端上的软件包（使用上一步打开的终端）：CD ~/px4_ros_com_ros1 &&； colcon build --symlink-install --event-handlers console_direct+打开另一个新终端，然后按以下顺序为环境和工作区添加源代码：
消息来源 ~/px4_ros_com_ros1/install/setup.bash 消息来源 ~/px4_ros_com_ros2/install/setup.bash最后，建立
ros1_桥:CD ~/px4_ros_com_ros2 &&； colcon build --symlink-install --packages-select ros1_bridge --cmake-force-configure --event-handlers console_direct+备注
构建过程可能会消耗大量内存资源。在资源有限的机器上，减少并行处理的作业数量（例如，设置环境变量
MAKEFLAGS=-j1).有关构建过程的更多详情，请参阅 ros1_桥 (打开新窗口） 包装页。
# 清洁工作区
在构建工作区后，必须先删除许多文件，然后才能进行清理/重新构建（例如，在更改了某些代码后，想要重新构建）。
不幸的是 胶管 目前没有办法清理生成的 构建, 安装 和 登录 目录，因此必须手动删除这些目录。
clean_all.bash 脚本 px4_ros_com/scripts)可简化清理过程，该脚本可用于清理上述所有工作区选项（ROS 2、ROS 1 和两者）。
最常见的使用方法是将 ROS (1) 工作区目录路径传给它（因为它通常不在默认路径上）：
$ 消息来源 clean_all.bash --ros1_ws_dir <；path/to/px4_ros_com_ros1/ws>；
TIP
与构建脚本一样， clean_all.bash 脚本也有一个 --帮助 指导。