ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)

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2020年7月27日 09时43分

前言

在ROS librviz 人机交互软件开发系列教程中我们实现了Ubuntu端的界面开发。但是很多小伙伴问到能不能在Windows上进行开发,当时回复是不能,主要就是库的依赖问题难解决。但是我想了想ROS是有windows版本的,并且也能运行rviz之类的,既然rviz都可以在windows上运行,就说明是有库可以支持的。于是本人又进行了一番探索与总结.
本篇教程主要是介绍ROS Windows开发环境的搭建,ROS Windows基本的使用。以及在Windows中编译ROS Qt功能包。

实现效果

1. Windows运行rviz

ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图

2. ROS Windows QT 功能包编译并运行

ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(1)

3. ROS Windows Qt 功能包release版本

此release版本是本人将动态库进行打包,可以在未安装ROS的win10上直接运行(仅在一台电脑测试,可能会缺少其他动态库),下载后双击压缩包内的ros_qt_demo.exe即可运行。
经测试可运行在未安装ROS的Win10上并连接Ubuntu的Master主节点,并发布Chatter话题:
ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(2)
左:Ubuntu 右:win10
release地址:github

目录

一,安装windows版本的ROS
1,安装Visual Studio
2,安装ROS
3,创建ROS快捷终端
4,测试安装
二,ROS Windows使用
1,初始化ROS工作空间
2,创建ROS功能包
3,编译ROS功能包
4,添加ROS工作空间到环境变量
5,安装ROS软件包
三,ROS Qt功能包模板的编译与使用

一,安装windows版本的ROS

参考资料:ROS wiki
目标Windows ROS 支持kinetic,melodic,noetic,这里主要演示melodic版本的,其他版本大同小异,可参考wiki教程,确保c盘有10g以上的安装空间。
安装时对网络环境要求比较高,这就需要小伙伴们自己去寻找一个稳定的网络环境

1,安装Visual Studio

需要利用vs编译ROS代码,所以需要安装Visual Studio 2019
==这里注意要使用vs2019,ROS wiki给的教程是使用2019,由于我安装的是vs2015导致后面安装出现了一些问题==
注意安装以下组件:

  • “使用c++的桌面开发”。
  • “通用Windows平台开发”。
    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(3)
    这里安装过程约1-2小时,请耐心等待

2,安装ROS

  • 在“开始”菜单中,找到“ VS 2019 x64本机工具命令提示符”项。
  • 右键单击,选择“更多”,然后选择“以管理员身份运行”

ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(4)

  • 复制以下命令行:
    @"%SystemRoot%\System32\WindowsPowerShell\v1.0\powershell.exe" -NoProfile -InputFormat None -ExecutionPolicy Bypass -Command "iex ((New-Object System.Net.WebClient).DownloadString('https://chocolatey.org/install.ps1'))" && SET "PATH=%PATH%;%ALLUSERSPROFILE%\chocolatey\bin"
    

    将其粘贴到命令窗口中,批准任何提示,完成后,关闭命令提示符以完成安装。

  • 安装Git:
    如上所述,重新打开Visual Studio命令窗口。
    即使您已将其安装为应用程序,也请使用此处的命令安装Git。

      choco upgrade git -y
    
  • 确认git是否安装成功
    git --version
  • 安装ROS
    • 执行如下命令行,安装ROS
      mkdir c:\opt\chocolatey
      set ChocolateyInstall=c:\opt\chocolatey
      choco source add -n=ros-win -s="https://aka.ms/ros/public" --priority=1
      choco upgrade ros-melodic-desktop_full -y --execution-timeout=0
      

      但是我执行最后一步遇到了错误(Vcpkg is not installed):
      ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(5)
      我这里是因为使用的不是vs2019版本(2015),所以解决方法是只能去安装vs2019才能正常的去编译。
      这里我已经正常安装:
      ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(6)
      由于网络原因可能安装缓慢或者异常失败,这里建议使用稳定的网络环境,错误后并多次尝试

      3,创建ROS快捷终端

      为避免每次打开终端都需要加载ROS环境变量,这里我们可以为ROS创建一个终端

  • 右键单击Windows资源管理器文件夹,选择“新建”>“快捷方式”
  • 在路径选项中粘贴以下,注意Visual Studio2019 VsDevCmd.bat的路径和ROS版本需要根据自己实际路径进行更改:
      C:\Windows\System32\cmd.exe /k "D:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2019\Community\Common7\Tools\VsDevCmd.bat" -arch=amd64 -host_arch=amd64&& set ChocolateyInstall=c:\opt\chocolatey&& c:\opt\ros\melodic\x64\setup.bat
    

ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(7)

  • 将快捷方式命名为“ ROS”
  • 将该快捷方式设置为管理员
    • 右键单击快捷方式,然后选择“属性”。
    • 选择快捷方式选项卡(如果尚未选择)。
    • 按下[高级]按钮
    • 选中用管理员身份运行,并确认
      ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(8)

      4,测试安装

  • 双击打开刚刚创建的ROS终端,运行roscore,并允许访问:
    rocore
    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(9)
  • 再次打开新的终端运行rviz:
    rosrun rviz rviz
    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(10)
    并且其他命令经测试都是完美支持的:

    rostopic list 
    rostopic echo
    

    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(11)
    到这里ROS Windows安装已经完成

    二,ROS Windows使用

    1,初始化ROS工作空间

    这里我在E盘创建工作空间catkin_ws/src
    使用e:命令跳转到e盘
    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(12)
    进入src目录并初始化工作空间
    cd catkin_ws\src
    catkin_init_workspace

    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(13)

    2,创建ROS功能包

    依旧在src目录下使用catkin_create_pkg进行创建,后跟依赖
    catkin_create_pkg ros_test roscpp rviz
    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(14)
    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(15)

    3,编译ROS功能包

    使用catkin_make命令在catkin_ws目录下进行编译:
    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(16)

    4,添加ROS工作空间到环境变量

    此时如果使用rosrun 运行我们创建的ros_test功能包是找不到的,因为没有添加到环境变量中:
    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(17)
    还记得安装ROS时配置的那个终端的快捷方式的终端吗,
    我们在哪里添加了c:\opt\melodic\setup.bat的环境变量,所以我猜测在那里添加我们自己的工作空间的setup.bat应该是可以的:

    C:\Windows\System32\cmd.exe /k "D:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2019\Community\Common7\Tools\VsDevCmd.bat" -arch=amd64 -host_arch=amd64&& set ChocolateyInstall=c:\opt\chocolatey&& c:\opt\ros\melodic\x64\setup.bat&&E:\catkin_ws\devel\setup.bat
    

    在最后使用添加E:\catkin_ws\devel\setup.bat,注意使用&&隔开
    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(18)
    此时再重新打开终端,运行我们的功能包,就提示可以找到包了:
    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(19)
    这里提示的是找不到executable是因为我们还没有创建ros_test功能,但是不再提示找不到ros_test功能包,证明我们已经成功将工作空间添加到环境变量中

    5,安装ROS软件包

    1. 二进制安装

    确定是否存在ROS软件包的二进制发行版。
    使用ROS Wiki ,找到二进制发行版名称,然后尝试使用进行安装Chocolatey。
    如果成功,那就万事俱备了!
    choco install ros-melodic-<package_name>

    2. 源码编译安装

    如果二进制安装失败就只能使用源码编译安装了

    三,ROS Qt功能包模板的编译与使用

    1. 编译安装依赖

    这里本人主要就是进行ROS Qt可视化程序开发,在前面一系列Ubuntu ROS Qt开发教程中提到如果想要创建Qt Pkg需要使用catkin_create_qt_pkg进行创建功能包,这个命令会创建一个qt的模板功能包,但是想要使用这个命令需要安装qt_create和qt_build:
    这里使用Choco命令进行二进制安装:
    choco install ros-melodic-qt-create
    显然这个包目前不存在Windows二进制版本:
    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(20)

    2. 直接编译功能包

    因此我们可以直接使用Ubuntu创建的Qt Pkg模板进行开发,拿过来是可以直接进行编译,不做任何更改。或者可以使用我这个ros_qt_demo

    2.1 下载功能包

    下载此包或者克隆本包到自己的工作空间src目录下
    如果需要更改功能包的名称:

    • 使用文本编辑器的查找与替换功能替换cmakelist.txtpackage.xml中的ros_qt_demo为自己想要的名称
      ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(21)
    • 更改include目录下的文件夹名称为自己的功能包名称
      ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(22)
    • 更改src目录下三个cpp文件的的包含目录
      ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(23)
      ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(24)

      2.2 编译

      回到功能包根目录,直接执行catkin_make
      可以发现ROS下的功能包不用任何更改即可编译成功:
      ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(25)

      2.3 运行

  • 首先打开个终端运行roscore,再运行当前功能包:
    rosrun ros_qt_demo ros_qt_demo
  • 同意权限,运行成功:
    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(26)
  • 可以发现和Ubuntu下的基本相同,测试下功能是否正常
    由于我们在本机运行roscore,所以rosmaster和ros ip都填本地回环地址(127.0.0.1),点击连接:
  • 同意权限,连接成功并发布话题:
    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(27)
  • 使用rostopic echo chatter查看话题是否发布:
    ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(28)

成功发布!

2.4 打包发布

并且此功能包本人进行动态打包发布,经测试可运行在未安装ROS的Win10上并连接Ubuntu的Master主节点,并发布Chatter话题:
ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一(开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行)插图(2)
左:Ubuntu 右:win10
release地址:github

到这里ROS Windows开发环境搭建已经完成,在接下来继续探索windows librviz开发

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评论列表(2条)

  • ieefj_3841 2020年9月30日 上午11:32

    古月大神, window版本上可以 安装多个 ros版本么? 然后,我这边安装了 新版本 noetic ,发现大家都在用melodic,顿时感觉不爱了,不想用了,你这边会采用noetic版本么? 谢谢

    • ieefj_3841 回复 ieefj_3841 2020年9月30日 下午2:19

      尝试了下,可以多版本。 anyway, 目前noetic版本好像还没melodic好用。尴尬