在前幾天我們大概理解了整個 ROS 的架構，接下來要介紹幾個 ROS 開發上蠻常用到的工具。

今天主要介紹的套件為以下幾種

• Gazebo
• RViz
• rqt
• rosbag
• rosbridge

以上這五款工具是目前 ROS 開發最常用到的幾個工具之一，Gazebo 可以說是目前 ROS 領域中模擬做的最好的一款工具，RViz 則是目前將實時數據進行視覺化部分做的最棒的一款了，rqt 則是一款將資訊流進行可視化的一款軟體，有了他我們可以很方便地去觀察整個資訊的流通方式跟通訊架構。rosbag是一款對 package 進行使用的一個指令，並提供了 API 可以讓我們去使用。 rosbridge 是一款讓 ROS 跟外界能夠進行溝通的一個工具。

依照以上幾個包我們可以整理成四個方向:

• 模擬
  • Gazebo
• 可視化
  • RViz
  • rqt
• 指令
  • rosbag
  • rosbridge

Gazebo

當然模擬類型的工具包有很多種，像是 carsim 就是在做汽車模擬的還有 Webots 、 v rep 等等，有在開發人型機器人的應該都有聽過 Webots ， 有興趣的讀者也可以去使用看看。

那為什麼我們使用 Gazebo 呢? 主要是他跟 ROS 是一家人，都是由OSRF（Open Source Robotics Foundation）來共同維護，所以他對 ROS 新版本的支援通常是最快的也是最好的，Gazebo 他也支持了很多物理引擎，像是最典型的 ODE (Open Dynamics Engine)，他可以進行機器人運動學、動力仿真學、多種感測器與真實場地的模擬。

這邊要注意的是模擬並不只單純只是模擬而已，而是要去設計出一個跟現實應用場景很像的一個場景，你需要去考量光照、物理距離等等的參數，在設定好後再讓我們的機器人在模擬環境中跑跑看，是否可以完成我們所想要他完成的任務，像是自駕車、無人機等等的都是可以先在模擬中進行，並收集相對應的數據來進行改良，畢竟有些實驗是需要機器人在暴雨、颱風等等極端環境下進行測試，若可以在模擬中先進行調整後，可以讓我們在實際實驗時，能節省大量的金錢與時間。

操作

界面的左測是控制區

• 平移：滑鼠左鍵
• 旋转：滑鼠滾輪中鍵
• 放缩：滑鼠滾輪
• 導入模型的位置在控制區的 insert ，或是直接拖曳進去空間。

在這邊只是給一個基本介紹，詳細的使用會在後面的文章中來提到~

RViz

RViz(the Robit Visualization tool) ， 他是一款可視化工具，他提供了級時的監測，像是 SLAM 蠻長會用到這個工具的，他跟 Gazebo 相同都會彈出一個 3D 的空間，但是他使用上會有點不同，並且 Gazebo 是一個虛擬的空間，但是 RViz 他是真實的空間。 他在左側的插件控制區，相當是一群訂閱者，在負責接收訊息，並將其顯示出來。

平移：鼠标滚轮中键
旋转：鼠标左键
放缩：鼠标滚轮
左侧控制面板，可以添加插件

rqt

rqt 他是基於 QT 來進行開發的一個工具，所以他的擴展性很高，我們可以自己去寫一些插件來用。

我們常用的功能有這三個功能

• rqt_graph
  • 顯示通訊架構
• rqt_plot
  • 繪製曲線
• rqt_console
  • 查看 log ，並且會依照嚴重等級來做區分，幫助我們看 log

rqt_graph

上面是一張小烏龜跟他的控制器所繪製出來的 rqt_graph ， 其中圓圈包住的便是我們的 node，你可以看到兩個節點是怎麼去做溝通的，節點跟節點間會有一個箭頭，代表著他訊息發送的方向，然後我們可以把 Nodes only 改成 Nodes Topics 就可以看到裡面的 topic　了

rqt_plot

接下來是 rqt_plot 的部分，在這個功能呢我們可以監聽某一個節點他現在的狀態，並將其進行繪圖，你要監聽哪一個 Topic 需要在在面 Topic 那邊去打上你要的 Topic ，這樣就可以了

rqt_console

rqt_console 裡有一些選項，可以讓我們把不要的資訊給隱藏，我們可以利用他來查到我們需要的 log。

rosbag

他的用途在於查看過去的紀錄並且去看 VCR(回放) 我們的資訊， 我們通常會用 record 這個指令，並指定說我們要去記錄哪一個 topic ，接下來他會生成一個 .bag 檔，我們可以拿它來做回放，查看那一段時間發生了什麼。

指令

紀錄某些 topic 到 bag 中

rosbag record <topic 名稱>

紀錄所有 topic

rosbag record -a

回到 bag ， 也就是去回放剛剛錄下來的東西

rosbag play <bag-files>

其他的指令

Rosbridge

Rosbridge 是一個用在 ROS 中和其他系統之間的一個工具，就跟他的名子一樣，把他當成橋梁就對了，讓 ROS 跟其他的系統能夠互相的跑來跑去，而 Rosbridge 給非 ROS 的程式一個 JSON 的 API

Rosbridge 主要包含兩部分: 協議 (Potocol)和 執行 (Implementation)

Protocol

Rosbridge Protocol 提供了非 ROS 程式 與 ROS 傳輸的具體的格式規範，規範基於 JSON 格式,
包括訂閱 topic，發布 message , 調用server，設置參數，壓縮訊息等等．例如訂閱 topic 的格式

規範如下：

{ "op": "subscribe",
"topic": "/cmd_vel",
"type": "geometry_msgs/Twist"
}

此規範與跟你用哪一種語言和傳輸方式是沒有任何關係的，只要你可以發送 JSON 的傳輸方式都是可以用的，也就是說可以跟 Rosbridge protocol 進行交流，並且與 ROS 進行溝通．

Implementation

Rosbridge_suite 是滿足了 Rosbridge Protocol 並提供 WebSocket 傳輸層套件的集合。

這些套件包含：

• Rosbridge_library

核心 rosbridge 的套件包。 Rosbridge_library 負責拿到 JSON 並將命令發送到 ROS，反過來接收處理 ROS 發過來的訊息，將他轉換為 JSON ，並將結果轉交給非 ROS 程式去跑。

• rosapi

通過服務調用來跟某些 ROS 進行聯繫與運行，這些服務通常為 ROS 客戶端保留的服務． 這些動作包含拿參數和設參數，拿到 topic list 等等。

• rosbridge_server :

雖然 Rosbridge_library 提供 JSON 到 ROS 的轉換，但它將傳輸層留給其他人。Rosbridge_server 提供了一個 WebSocket 的串連方式，所以瀏覽器可以與 ROS 進行通訊。
Roslibjs 是一個瀏覽器的 JavaScript 套件 ，可以讓rosbridge_server 跟 ROS 互傳訊息。

他的原程式碼在這邊~ Github

結語

今天的部分就到這邊，今天介紹了一些 ROS 的開發工具如何使用，在後面會有一些實作的部分，會讓讀者更佳的熟悉這些工具如何進行使用
#Arm Arm Platforms