Matlab在2015a里引入了ROS工具箱。
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【ROS笔记|Robotic System Toolbox 使用笔记】使用笔记:
1. 基础命令 rosinit:将当前matlab接入ROS的网络中,需在matlab命令窗口中运行rosinit命令,当前的matlab进程将作为一个ROS Node(称为matlab_node)在ROS master中注册。注意:若此前未开ROS master,则rosinit命令会先开启ROS master,后开启matlab_node。用rosshutdown命令可关闭matlab_node。
此工具箱提供的rostopic、rosmsg、rosnode、rosservice等命令与ROS中的类似。
2. 使用ROS Publisher和Subscriber交换信息 (1)robotics.ros.Node命令可以构造独立于matlab_node的新node。即使在matlab中使用rosshutdown关闭了matlab_node后,这些独立于matlab_node的node不会受影响。
(2)rospublisher和robotics.ros.Publisher均可用于发送消息。其中,使用robotics.Rate或rosrate可以以设定发送消息的频率,具体使用参考以特定频率发送消息。
(3)rossubscriber和robotics.ros.Subscriber均可用于订阅消息。其中,matlab提供两种接收消息的方法:receive和callback函数。
需要注意的是,凡是运行rospublisher、rossubscriber等函数时,均默认使用当前的matlab_node来发送或订阅消息;凡是用robotics.ros.Publisher、robotics.ros.Subscriber均使用指定的node来发送或订阅消息。
例子1:
segmentPub = rospublisher('/simple_msgs', 'std_msgs/Float64');
segmentMsg = rosmessage('std_msgs/Float64');
segmentMsg.Data= https://www.it610.com/article/3.33;
% 注意,matlab中消息的字段都是大写开头的
send(segmentPub,segmentMsg);
sub = rossubscriber('/simple_msgs');
pause(1) % Wait for message to update
sub.LatestMessage
例子2:
node1 = robotics.ros.Node('/test_node_1');
node2 = robotics.ros.Node('/test_node_2');
pub = robotics.ros.Publisher(node1,'/chatter','std_msgs/String');
sub = robotics.ros.Subscriber(node2,'/chatter','std_msgs/String');
msg = rosmessage('std_msgs/String');
msg.Data = 'https://www.it610.com/article/Message from Node 1';
send(pub,msg) % Sent from node 1
pause(1) % Wait for message to update
sub.LatestMessage
Matlab的subscriber目前还存在着一些缺陷。
(1). 无法设置 Matlab 中的 ROS 订阅者的callback函数的运行频率。当用于接收数据时,几乎21%的数据将丢失。这不是由回调函数的运行频率太低引起的。实际上,订阅者的回调函数的运行频率很高。
(2). 大量消息的丢失是由于 matlab 中的callback函数很容易被挂起,因而 Ros 订阅者无法接收处理消息。Matlab 中的一个命令“drawnow”可以帮助解决这个问题。它可以更新图像并处理任何被挂起的回调函数。
(3). 这个工具箱的另一个缺陷是未提供在函数中接收实时的 ROS 消息的机制。ROS 消息是实时的,这意味着负责接收 ROS 消息的函数也应该被设计为实时在线的。否则,函数将立即完成,并会在 ROS 订阅者刚刚建立时终止。解决这个问题的方法是使用另一个数组来跟踪数据,使用 while 循环支持在线工作。此 while 循环有两部分:前台工作和后台工作。将已经接收到的数据写入另一个用于跟踪的数组中,这一工作在前台运行。而ROS 订阅者接收数据则在后台运行。只要确保 ROS 订阅者接收到的数据数量略大于复制到跟踪数组的数量,就可以保证一直在线接收。这个机制加上“drawnow”命令的效果很明显,数据的损失率降低到了1.2%。解决方法见例子3。
例子3:(实时接收信息)
function [Wren_loc] = subscribeUsingCallbackrosshutdown;
rosinit;
% 许多在ROS的topic、message,在matlab中也有提供,例如baxter相关的topic和message类型,命名规则虽与ROS的有大小写的区别,但是可以互相通信
wrenchPub = rospublisher('/robot/limb/right/endpoint_state', 'baxter_core_msgs/EndpointState');
% 使用的callback函数可以在后面列出的函数wrenchCallback中看到
wrenchHandle= rossubscriber('/robot/limb/right/endpoint_state',@wrenchCallback, 'BufferSize', 1000);
% subscriber的callback函数需要使用全局变量来保存接收到的信息
global globalIndex;
global Wrench;
globalIndex= 0;
Wrench= zeros(1000,7);
% 跟踪数组,使得程序不会过早被退出,保证可以持续接收实时数据
localIndex= 0;
Wren_loc= zeros(1000,7);
while(1)
% (1)还没接收到任何数据时,等待输入
while (localIndex==globalIndex)
pause(2);
end
drawnow;
% (2)当数据尚未接收完毕时,将接收到的数据拷入跟踪数组中
while (localIndexglobalIndex)
currentIndex=globalIndex;
endWren_loc(localIndex+1:currentIndex,:)=Wrench(localIndex+1:currentIndex,:);
localIndex= currentIndex;
drawnow;
end
drawnow;
% (3)当数据已经接收完时,退出
if(localIndex==globalIndex)
break;
end
end
end
function wrenchCallback(~,message)
global Wrench;
global globalIndex;
Tr = message.Header.Stamp;
Ts = double(Tr.Sec)+double(Tr.Nsec)*10^-9;
Fx = message.Wrench.Force.X;
Fy = message.Wrench.Force.Y;
Fz = message.Wrench.Force.Z;
Mx = message.Wrench.Torque.X;
My = message.Wrench.Torque.Y;
Mz = message.Wrench.Torque.Z;
if((Fx~=0)||(Fy~=0)||(Fz~=0)||(Mx~=0)||(My~=0)||(Mz~=0))
globalIndex = globalIndex+1;
Wrench(globalIndex,:) = [Ts Fx Fy Fz Mx My Mz];
end
end
3. 消息类型:使用基础的消息类型,使用特殊的消息类型(如图像、点云等),使用自定义的ROS消息类型。其中,自定义的消息类型需要附加安装一个ROS自定义消息支持包,安装方法如下: (1)若matlab版本是R2015b, 在matlab命令窗口运行命令: roboticsSupportPackages 并跟随其指令进行安装。
(2)若matlab版本是R2016a及以上, 在matlab命令窗口运行命令: roboticsAddons 并跟随其指令进行安装。
并且需要有包含完整的消息定义的、按ROS规则编写的ROS包。生成方法:
(1) 指定生成的自定义消息的放置路径,例如: folderpath = ‘/home/drinkcor/MATLAB/custom_msg’
(2) 把ROS包拷贝到刚刚指定的路径的文件夹下
(3) 生成自定义的消息: >> rosgenmsg(folderpath)
(4) 把生成的自定义消息的放置路径添加到matlab的运行路径里。
至此,自定义的消息便可以使用。
4. 使用ROS service