《ROS 2机器人开发从入门到实践》3.3.1发布速度控制海龟画圆

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各位小伙伴大家好，我是爱吃鱼香肉丝的小鱼。
本节课我们学习第3.3章节，C 加加话题的订阅与发布。
那在实际的机器人开发项目当中呢？
比如说做运动控制时，C I C 加加用的就比较多了。
本节我们就先利用 C 加加和海龟模拟器，先通过话题啊发布速度，控制小海龟画圆。
接着呢，通过话题订阅小海龟的当前位置，根据当前位置和目标位置的差距呢，来修正控制命令，以实现对小海龟这个位置的一个闭环控制。
好，我们先来看3.3.1，发布速度控制小海龟画圆。
那首先还是老套路，由于老板来提需求，需求就是你要控制。
啊，海龟模拟器中的小海龟转指定半径的圆。
啊，注意是指定半径的圆。
啊，那我们怎么去控制小海龟？
在3.1章节我们学习过了。
我们是不是，哎，可以通过话题让小海龟听我们的话。
小海龟凭什么听我的？
我可以通过话发话题让它听我的，让它往哪走它就往哪走。
好，那前进后退，啊，我知道，我可以控制小海龟的线速度，让它往前进，后退，控制角速度，让它旋转。
那怎么画圆呢？
其实这个可以控制线速度呢，控制角速度，那线速度比上角速度就其实就等于半径了啊，就是圆的半径。
我们就可以利用这个方法呢，哎，就可以来进行画圆。
那你在测试小海龟的时候，比如使用键盘控制节点，你按一下，小海龟是不是就往前走一下？
比如说让前进，你一松开它过一会就停了。
那怎么让它哎一直去动，然后循环去画圆呢？
来，发一下就停。
那我循环发就行了，那怎么循环发？
我们可以使用肉兔中的定时器啊来实现。
接着呢，我们一起啊来通过代码来完成这个。需求
好，当我们运行海龟模拟器节点的时候呢，会在这个模拟器里面啊，去生成这样一只海龟。
然后啊我们此时去查看。
话题列表，啊你就可以看到这几个话题啊。
首先第一个叫 total 一， CMD 下划线 VEL 那这个话题呢，就是用于接收
控制命令的啊，它是被小海龟模拟器所订阅的。
这个话题的消息接口是什么呢？
大家可以看到啊，是 geometry messenger 下的 messenger 下的 twist。
好，那另外一个话题啊，我们本节课需要关注的啊，这叫偷，是小海龟模拟器它发布的话题，叫 turtle 一 pose 这个话题是什么呢？
这个话题是小海龟当前的坐标，就是它的位置啊，这个在3.1章节我们一起看到过。
它消息接口是什么呢？
是 TotalSim Message 的。 
pose 这里我们可以看到啊，这两个话题是一个是小海龟模拟器所订阅，一个是小海龟模拟器所发布，然后它俩消息接口所在的功能包还不一样，一个是 geometrymsgs 一个是 turtlesim 所以等一下我们在创建功能包的时候呢。
就要把这两个功能包呢作为我们的依赖项加进来。
这样呢，我们在代码中才能正确使用出这个 pose 和 twist 因为无论是订阅话题还是发布话题，我们都需要去传递什么呢？
都需要传递话题的消息接口，也就是它的后面的这个消息接口啊。
所以啊我们就需要这两个功能包了啊。
接着我们一起来创建这个功能包。
好，打开 S R C，我们在这里右击，然后在集成终端中打开。
这样我们就可以打开集成终端，然后进入到 S R C 目录啊，注意这里的目录，你有可能会打开错。
反正要进入 SRC 下，我们使用 root two package
create 啊去创建一号，创建功能包。
功能包的名字呢，我们叫 demo cpp topic 啊。
然后功能包的构建类型。
我们用 emin 的 cmac 默认的也是类型，你不写这句话也可以。
然后 dependency 啊功能包的依赖，我们有 rclcpp 对不对？
这个是我们 ROS 的基础库。
还有刚刚我说的这两个啊，小鱼直接过来复制粘贴啊，省得出错。jimmy tree message
还有一个是，Total thing。
好，然后再指定一下 license 证书啊，我还用阿帕奇。
2.0没事。
好，我们就创建好了这样一个功能包，大家可以看到在这里啊。
demo cpp topic。
那创建好功能包之后呢，接着我们就可以在这个 src 下啊，来新建一个。
代码文件啊，这个代码文件呢，我们就叫 turtle circle，因为我们用小海龟画圆是不是？
turtle c i r c l e 点 c p p turtle s s a c o 啊，叫做 s a c o 点 c p p 好啊，那创建好这个代码文件，接着我们就可以来写代码了啊。
首先呢啊，我们要包含这个 s l c p p 对不对？啊， include。
啊， CL CCP 下的啊， CL
C P P 点 H P P 啊，它显然找不到这个头文件啊，这个我们已经知道了啊，这是因为我们的这个 include path 没有配置啊。
简单配置一下就可以了。
知道 O P T Rose。
Hamburger include 星星。
OK，然后再跑回来。
好。
此时就没有报错了，好，我们继续来写。
我们是不是用到了这个 geometry message 因为我们要发布什么？
刚刚我们看可以看到啊，我们要发布话题来控制小海龟对不对？
所以我们要运用用到这个 geometry message。
那我们现在就要引入它啊，怎么引入呢？
我们就是在代码文件中呢，就可以包含这个头文件啊，怎么包含啊？include 对不对？
然后啊
粘贴过来。
Geometrical message 嗯加 Geometrical message 这里的啊，需要最后最后最后啊，它代码中呢，它不叫这个，它不是这样命名的，它是这样子，它是 Twist。
T W I，啊，这个虚拟机太卡了，都提示不出来 H P P 这样子啊，它头文件是在这里，小于这里直接输了。
好，包含完头文件之后。
我们呢就可以来编写这个代码了啊。
首先我们来编写一个类，这个类呢就是 C 加加的类啊，很简单的 C 加加类。
有没有提示啊？你来个提示我省点事。
不行，那直接写啊，偷偷
撒一口
闹的啊。
它让它继承自啊，public 啊， clcpp 下的， node 哎。
哎，终于有点提示了。
然后，OK，这样我们就写了一个节点啊，让它继继承于呃 RCLCP 一下的这样一个 node 节点。
那这个节点要想变变成一个真正的节点呢，我们还需要给它来一个构造函数。好，直接写啊，public。
然后啊，我们定义一个构造函数啊，它名字呢
跟这个啊，这个类的名字啊。
一模一样，然后加个括号。
这里呢还要调用父类的构造函数。
啊，我们要把这个函数我们要给它搞参数啊，因为它复类需要参数，这参数呢我们也可以直接自己指定也可以啊。
你不搞，你说你这一说，写一个啊，什么 turtle circle 啊，这些 t u r t l e c i r c l e 啊，这样也可以啊。
不过小鱼呢，还推荐大家由使用的者呢来传递啊，这样他就可以随意去改。
Const STD.
String.
按的
Not name.
好，然后把这个 node name 呢放到这个 node 里面去。
好，那这样呢，我们的构造函数就写好了。
那你如果你看我们的书啊，书上代码清单清单3-18。
哎，你发现这构造函数跟这里写的有点不太一样。
这里呢，多了一个呃关键词啊，叫 explicit x p e x c
E X P L I.
C I T 啊，多了一这样一个关键词。
那这个关键词是什么意思呢？
那其实它很简单。
因为呀，啊，在 C 加加中呢，它有一个叫做显示转换和隐式转换的这样一个东西。
那比如说啊，如果不加这个关键词之前啊，我们去创建这个类的对象的时候，我们可以这样干。
这样就可以创建出这个类的对象 t 哎，你会发现左边这个 node 是什么玩意啊？
为什么它可以复制给 t 因为左边这个 node 啊，它就是这个 node name。
在 C 加的语法中呢，这个叫做隐式转换。
什么叫隐式转换呢？
如果这个类它的构造函数啊，只有一个参数。
那么就可以通过类，变量名等于右边，就这个参，这一个参数的参数值啊，就这个 not name 就是它。
来构造出左边这个类 T。
啊，这就是隐士的啊，因为右边明明不是啊，这个偷偷，s a c o n o d 的类类的对象，它都可以这样进行赋值，进行构造。
啊，为了防止这种情况，我们就可以加这个关键词，在这构造函数前面。
它就不允许这样干了啊，你编译的时候就过不去啊。
关于这点，小艺已经讲清楚了啊。
那接着，哎，我们继续来完善这个构造函数跟这个类啊。
C 加加跟 Python 不同啊。
如果我们要去创建定时器呀，创建发布者呀，啊，我们都需要先去啊声明一下，啊，我们是私有的成员，来个 private 啊。
声明一下啊。
啊 C L C P P
下的。嗯。啊。
这个发布者啊，Publisher
PUB.
啊，然后这里有一个模板要传入，这是一个啊模板类啊，要传一个东西。
什么东西呢？
这个就是我们的消息接口啊。
我们刚刚是不是导入几何模型了啊？
几何模型啊，几何几何模型下面就有这个模型啊。然后又有这个
test 哎有这个对象，我们要创建啊它的一个啊，前面我们讲过了啊，shared ptr 为什么 shared ptr
是不是就是智智能指引里面的？
共享指针啊，创建它的一个对象叫 Publisher 作为它的成员。
好，那我现在我们搞好了这个发布者了。
严格意义上来说呢，这不是发布者啊，这只是一个发布者的智能指针。
打不出来啊，大家知道这意思就行了啊，智能指针。
好，接着呢我们来真正地来创建，哎，这个发布者，我们给这个智能指针进行赋值，那我们怎么去给它赋值呢？
我们首先左边啊肯定要写个它，等于什么？等于 this
怎么了？ Creator
Publisher 啊，就有这样一个方法啊，这个方法哪里哪里来的？
就是从啊， C L C P P node 这里继承来的啊，方法哪里来？
继承而来，创建发布者。
那这个创建发布者这个函数呢？
啊，我们需要给它提供一个什么呢？
也一个提供个模板。
你要创建哪一个消息接口的发布者，就是把这消息接口放到这个左右监控号中，啊，放到这里来。
然后我们来来再看一下它的这个参数啊，它参数有哪些？
首先啊，大家可以看到啊。
哎，这有使有使用压力，有使用压力啊。
这个 Message T 就是消息的类型，然后 Chatter 啊消息的名字，10啊，Q O S。
啊，这 QoS 有多种选项，我们就用这个默认的10就可以了啊。
关于 QoS 最后一张讲，最后一张讲。
那这里我们就输入话题的名字，第一个参数话题的名字，我们就叫什么呢？
我们可以确定啊，小海龟它订阅的是什么？
就是你这里发布的，你不能随便取了。
为什么呢？
因为小海龟它只订阅这个话题啊，叫 turtle 一下的 CMD well 对不对？
它只订阅这个话题，你所以你自己就不能随便写。
你要把这个话题也拿过来。
复制啊，到这边来，粘贴上来。
啊，然后 Q S 啊，我们写个10。
好，那这样呢，我们其实就创建好了这个发布者了。
啊，发布者就创建好了。
除了发布者之外啊，我们在刚刚的需求分析里面啊，有一个难点里，是不是还要创建一个定时器来定时发布什么？
定时发布控制命令啊，那我们的定时器啊，怎么去？
先声明啊，先声明，怎么去声明？
这样子啊，跟这个发布者差不多，啊，它要 c p p 下面的啊，定时器叫 time 哎，它有一这样一个 time based 的啊，有这样一个东西， time base。
同样的啊，我们去创建它什么呢？
创建它的一个 shared ptr 共享指针。
啊，你要习惯，弱图中 C 加都这样干的，就是先创建共享指针，然后再去对这个共享指针进行一个初始化赋值，让它等于什么？
让它指向什么呢？
指向 this 嗯，还是要调用父类的啊，this 有一个 create
哎，while time 啊，这样一个函数对它进行赋值。
那，啊，它是不是没有模板了啊？它的参数是什么呢？
我们一起来看一眼啊。
啊，可以看到啊，这个函数第一个参数是周期啊。
是 s t d c h r o n o 下的 duration 这样一个类型的周期。
第二个参数呢是 callback 回调函数，第三个回调组，它有默认值等于 null p d r 可以不指定。
所以说它必须传的参数有两个，第一个参数是周期，就是间隔多久去调用这个回调函数 callback 啊，就这个意思，那么简单。
好，周期怎么传？
我们要使用时间，时间刚刚他说了啊，我要使用这个一个头文件里面的，叫做 C H R O N O 啊，这个头文件里的时间。
那这里呢，我们可以使用字面量来方便地表述表示时间啊，怎么是使用呢？
这个字面量是什么东西呢？
啊，也是个新特性。
大家不用专门去学，其实很简单啊，就是你加上这句话。
我们 name space 啊使用命名空间， std c h 啊？
O N O 下面呢有一个呃 little
好，加上这句话，加上这句话之后有什么作用？
哎，我们在这里的时候就可以使用。
比如说1000。
毫秒啊，是不是很神奇？
我们在这个1000后面加了一个毫秒，这毫秒就它就其实它是什么，它就会自动转换成这个 s t d c h r o n o 下的这样一个这样一个代码啊，就这样的一个操作。
可以看到啊，这是一个 operator 这个操作符啊。
这是不是很神奇啊？
然后第二个参数是什么？
是回调函数。
那回调函数我们可以用几个方法，我们可以是用成员函数当做回调函数。
也可以是创建 lambda 表达式，对不对？
之前我们在学 lambda 表达式的时候不是说那个 lambda 表达式看起来没啥用吗？
那这里就可以用得上了，如果你直接在这里写。
这代码就变得很简洁。
啊，那小鱼为了让大家多写一写，多麻烦多麻烦大家一下啊。
这里我们就不用 lambda 表达式，我们多学习学习成员函数作为回调函数的写法。
怎么写？
我们先写一个啊成员函数，好吧？
这成员函数呢，呃，我们就叫名字就叫 TimeoutCallBack 啊。
就是这个回调函数啊，就写在这个代码里面，他们 call back 那我们想把它啊作为参数传到这个 create create 这个 while time 里面。
成员函数作为回调函数怎么写？
std binder 是不是要绑定一下？
把它改成函数包装器，进行进行一次包装。
std binder 怎么去绑定呢？
啊，第一个啊。
是这个函数的位置，total cycle node 啊，冒号下的 time callback
好，第二个参数是什么？
是指向当前对象的这样一个指针啊，我们用 this 就可以代替啊，这里用 this 就可以代替，不用是 and 加名字了，应该是在类的外部去用。
现在列的内部直接用 this 就可以代替了。
然后第后面呢还有一些参数是是参数列表的占位符，叫 placeholders 啊，我们这里是没有参数的这样一个函数，回调函数。
所以这里不用写任何占位符，好，这样就可以了。
我们接下来呢，就在这个 TimeComback 里面呢，去做这个话题的发布，是不是就可以了？
啊，我们先把这个类写完，再去把那个 main 函数给加上啊，这里加个分号啊，找这里加个分号，他刚刚报错就是这里没有分号。
好，那在这个内部类的类的内部呢，我们就可以先创建消息啊，因为我们要发布什么？
我们发布 Message 是不是？
那这个消息就是我们要创建一个消息，AutoMessenger 啊使用自动类型推导，等于啊 GeometryMessenger 啊就是刚刚 GeometryMessenger 下的 Messager 下的什么 twist 对不对？
哎，这样就可以创建好这个 messager 对象了。
然后我们给它 messager 进行赋值，因为我们想让它画圆对不对？
所以要有角速度，要线速度。
啊，它角速度中，我们让它 x 啊，x 因为它是二维的，x 等于什么呢？
我们假如让它等于1.0啊。
我们还要再对什么赋值？
我们还要对它的角速度进行赋值，对不对？message 点
安吉拉，然后啊把它的这个 z 啊给负下值，等于什么呢？
等于1.0也可以啊，这半径不一样，我们改成0.5啊，半径小一点。
我们就创这样呢，我们就创建好这个消息了。
啊消息的一个对象啊，我们把这个消息的对象给发布出去，我们怎么发布？
我们其实很简单啊，调用 Publisher 刚刚我们创建好这个 Publisher 这是什么？
是这个共享指针，啊，通过指针的这个符号去调用什么呢？
箭头去调用是这个 publish 方法啊，publish publish 这个方法。
然后这个方法传一个参数就可以了，就是这个 match 哎，传进来。
好，完美啊，我这样呢，我们就把发布也写好了。
好，大家可以看一下整体这个代码，这个类的内内类的内部代码。
啊，非常简洁啊。
如果你能把这个 timer 这四句话，使用 lambda 表达的方式，lambda 表达式的方式直接写在这里，整个代码就更简洁了啊，就一个构造函数，对不对？
啊，这个都不用写在外面。
完成这个函数代码之后呢，接着我们就可以来写。
啊，写 main 函数，写 main 函数，然后进行，对这个类的对象呢，进行一个，哎，初始化，还有一个 spin。
我们接着一起来写啊，接下来这个代码呢就比较标准了啊。
啊，你也可以走前面直接复制粘贴，inter me。
啊，大家知道啊，这个 main 函数里面还是有参数的。
一个 argc 是参数的数量，一个 char 星星 argv 啊不是这样写的，char 星，但是它其实一个意思啊，argv。 
好，那写好了，写好之后我们要调用什么？
R C L C P P，然后进行一个资源的初始化。
大家看这个两个冒号啊，用了很多，这个 C 加加中的这样一个作用域的问题啊，命名空间啊，用它就可以去啊，找它下面的这样一个函数。 
init 啊，嗯， i t 啊，init 函数。
然后它这个函数需要传参数啊，g s c 啊，g s v 参数数量，参数数组。
初始化完之后，最后我们是不是还有一个 shut down 啊，先写下，先先先写过来啊， cl， cpp， shut
当
好，然后中间写，中间写什么？
啊，我们先创建一个节点的指针，啊，我们创建一个节点的共享指针是什么？make shared 对不对？make shared
哦
这里传这个 mailshare 的这个模板里面传类啊，类是哪个类？是不是 total
cycle node 啊，出来了。
然后传参数，参数就只有一个，是节点的名字。啊，我们就要偷偷，啊。
cycle.
一不小心又打多了啊。
T I R T U R L E 啊，偷偷撒一口。
好，创建好这个节点了啊，我们就用 R C L C P P
espin 啊，是不是可以运行这个节点？
啊，就 nod 诶，好啊，最后呢，不要忘记这个啊， return 0 啊，因为这个是 main 函数。
它的返回值是，啊，它是需要返回值的啊。
好，这样呢我们就把这个代码给写好了，写好之后，接着我们来尝试来编译运行啊，编译之编译之前先把它添加一下。
哎呀，这是在这里啊，大家可以看到啊，因为我们在创建功能包的时候，是不是指定的依赖啊？
刚刚 dependency 所以在这里呢， find package 的时候，它会自动把它 find package 把它加进来。
是不是已经加进来了啊？
这样省得自己加了，我们直接去啊添加一个可执行文件啊，怎么添加可执行文件？ 
add executable 是不是？啊，这都有提示了，然后
名字啊，叫 Total Cycle 然后啊，对应的代码文件是 SRC 下的。 T r T l e Total 呃 Cycle。
点 CPP 啊，这也不要搞错了。
好，添加好可执行文件呢，接着我们来给它添加依赖啊。
我们在第二张当中呢，有学到啊，添加依赖呢，主要添加头文件和库文件啊。
那 C 加加版本的呢，它提供了有一个命令啊，叫eminem target dependency 可以一一键啊直接添加头文件和依赖啊，就是库文件的依赖啊，这个非常方便的啊，我们来写一下。 I meant
Target dependency.
它第一个参数呢就是我们可执行文件的名字，totalcycle 放在这里来。
然后后面的参数是什么？
就是它的依赖啊，我们用用用到了哪些？
我们用到 rclcpp 了对不对？啊放到那里来
哎，我们还用到了几何处理，是不是也放进来？
我们还没有用到 total sim 啊，没有用到这个，我们只用了这两个，我们放这两个就可以了。
好，来添加完可执行文件链接完这个依赖，最后一步是什么？
是安装，把它拷贝到 install 目录下，我们才能使用这个 tool。
改变环境变量，然后来运行它对不对？
好，那我们最后再加个 install 啊，一般是我们都在加在这个位置。
install install 命令也很简单啊，我们一起再复一复习一下啊。
第一个是 target 啊，你要指定目标，把谁？
T A R G E T S 啊，targets 啊，目标什么呢？
我们是谁？
啊，是不是偷偷撒一口？
翻过来，安装到哪里？
就是拷贝到哪里啊？
拷贝到啊，lib 目录下啊，这个功能包的 lib 下的什么呢？
工程文件名字啊，开头文件夹，这个符合我们这个图状去查找这个可执行文件的规则啊。
这个可以用 project name 啊。
不要把它拷，不要把它放过来啊。
我们放个 project name 就代表它了，p a r o j e c t 啊，这有环境变量，name 哎，好出来了。
这样呢我们就拷贝好了。
好，写好这个 sema list 的，我们来构建一下啊，注意这个构建的目录在 topic ws 下。
好，构建完成呢，接着我们一起来运行测试一下啊，运行先 source 改变一下环境变量。
如果你是优秀的这个宝子呢，你也可以看到，你也还会去检查一下，in tom 目录下啊，有没有生成可执行文件？
啊，生成了。
好，我们再去。
然后 to run demo cpp topic 然后 total cycle 回车。
没有任何打印啊，因为我们现在代码里面我们也没写啊，你你可以自行去加一些打印。
啊，这样显得不会那么单调啊。
我们看一下话题有没有发布。
啊，最直观的呢，就是通过什么？road to。
Topic list 啊。
我们可以看到啊，话题并没有加增多啊，我们看一下这个节点有没有启动。呃， to not the least
看到有这个 topic 节点啊，然后我们看一下节点的信息，not info 看一下它有没有发话题。 topic
cycle.
哎，我们可以看到啊，还有很多东西。
嗯，订阅者，发布者，发布者发布者发布者有这个啊，total 一， cmdwell 是不是有这个发布者了？
好，既然有这个发布者呢，哎我们就可以来去输出一下它的内容，看一下发布的是不是1.0和0.5。
Road to topic Echo 哎哎，线速度0，1.0，角速度0.5。
OK，没得问题。
接着我们来看一下小乌龟模拟器。
哇，小海龟自己已经转起来了啊。
可以看到啊，海龟的这个头部的朝向啊，一直是它前进的方向，是不是？
啊。
然后最终呢，它形成是一个圆形。
到这里呢，我们就完成了 C 加加啊话题发布。
本节课到此结束啊，谢谢大家！

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