ROS2与Matlab入门教程-生成代码以从Simulink手动部署ROS2节点

说明：

• 介绍如何从Simulink模型生成C++代码以部署为独立的ROS2节点

先决条件：

• 此示例需要Simulink Coder和Embedded Coder

• 具有 ROS 的 Ubuntu Linux 系统对于构建和运行生成的 C++ 代码

步骤：

• 配置代码生成模型，配置模型以为独立的 ROS 2 节点生成 C++ 代码

• 该模型是在ROS2上启用ROS的机器人的反馈控制示例中引入的比例控制器

• 打开为 ROS 2 配置的机器人反馈控制模型

open_system( "robotFeedbackControllerROS2" );

• 在ROS选项卡下，单击硬件设置。在Hardware implementation 窗格中，Hardware board settings 部分包含特定于生成的 ROS 2 包的设置，例如要包含在package.xml文件中的信息。将维护者名称更改为ROS 2 Example User, 点击Apply

• 该模型需要可变大小的数组。要启用此选项，请检查Code Generation > Interface > Software environment下的 variable-size signals

• 在Solver窗格中，确保求解器Type设置为Fixed-step，并将Fixed-step size设置为0.05。在生成的代码中，Fixed-step size 定义了用于模型更新循环的实际时间步长（以秒为单位）（请参阅Execution of Code Generated from a Model (Simulink Coder) (Simulink Coder)）。它可以做得更小（例如，0.001 或 0.0001），但对于目前的目的，0.05 就足够了

• 单击确定

• 配置代码生成的构建选项

• 配置模型后，您必须指定目标硬件的构建选项并设置文件夹或构建生成的代码

• 打开配置参数对话框。在建模选项卡下，单击模型设置

• 在Hardware Implementation选项卡的Target hardware resources下，单击Build options组。将构建操作设置为Build。此设置可确保为 ROS 2 节点生成代码，而无需在外部 ROS 2 设备上构建代码

• 生成和部署代码，在此任务中，为 ROS 2 节点生成源代码，手动部署到 Ubuntu Linux 系统，并在 Linux 系统上构建它

• 在 MATLAB 中，将当前文件夹更改为您具有写入权限的位置

• 在Simulation选项卡下的Prepare中，选择ROS Toolbox > ROS Network

• 设置 ROS 2 网络的域 ID (ROS 2)。此示例使用域 ID 作为 25

• 在ROS选项卡中，从Deploy 部分中，单击Build Model。如果您收到有关总线类型不匹配的任何错误，请关闭模型，从基本 MATLAB 工作区中清除所有变量，然后重新打开模型。单击模型工具栏底部的查看诊断链接以查看构建过程的输出

• 构建完成后，src包含包源代码的文件夹将写入您的文件夹

• src通过在 MATLAB 命令行窗口中执行以下命令，将文件夹压缩为 tar 文件：

>>tar('src.tar','src');

• 生成 tar 文件后，手动将其传输到目标机器。此示例假设您使用Gazebo 和 Simulated TurtleBot中的虚拟机。虚拟机配置为接受 SSH 和 SCP 连接。如果您使用自己的 Linux 系统，请咨询您的系统管理员以获取安全的文件传输方式

• 确保您的主机系统（包含您的src.tar文件的系统）具有 SCP 客户端。对于 Windows® 系统，下一步假设pcsp.exe已安装 PuTTY SCP 客户端 ( )

• 使用 SCP 将文件传输到 Linux 虚拟机上的用户主目录。用户名是user，密码是password。替换<virtual_machine_ip>为您的虚拟机 IP 地址

• Windows 主机系统：

pscp.exe src.tar user@<virtual_machine_ip>:

• Linux 或 macOS 主机系统：

scp src.tar user@<virtual_machine_ip>:

• 构建并运行 ROS 2 节点

• 在 Linux 系统上，执行以下命令创建 Catkin 工作空间并解压源代码。您可以使用现有的 Catkin 工作区

mkdir ~/ros2_ws_simulink
tar -C ~/ros2_ws_simulink/ -x​​vf ~/src.tar

• 在 Linux 中使用以下命令构建 ROS 2 节点。替换<path_to_catkin_ws>为您的 catkin 工作区的路径。在此示例中，<path_to_catkin_ws>将是~/ros2_ws_simulink。（注意：在构建过程中可能会出现一些参数未使用等警告。这些参数仅在 Simulink 环境下需要，不会影响构建过程。）

cd <path_to_catkin_ws>
source /opt/ros/foxy/local_setup.sh
colcon build

• 验证是否使用以下命令创建了节点可执行文件：

file ~/ros2_ws_simulink/install/robotfeedbackcontrollerros2/lib/robotfeedbackcontrollerros2/robotFeedbackControllerROS2

• 如果成功创建了可执行文件，该命令将列出有关该文件的信息。该模型现在可以作为独立的 ROS 2 节点在您的设备上运行

• （可选）然后您可以使用这些命令运行该节点。替换<path_to_catkin_ws>为您的 catkin 工作区的路径

• 双击虚拟机桌面上的Gazebo Empty和ROS Bridge设置 Gazebo 环境。设置环境变量并使用以下命令运行 ROS 2 节点：

export ROS_DOMAIN_ID=25 
source /opt/ros/foxy/local_setup.sh 
~/<path_to_catkin_ws>/install/robotfeedbackcontrollerros2/lib/robotfeedbackcontrollerros2/robotFeedbackControllerROS2

• 注意：机器人可能会在一个意想不到的位置旋转，这是因为姿态和世界在 Gazebo 中发生了偏移。重新启动虚拟机并重新运行 Gazebo 和节点

• 您还可以使用ros2 node列出 ROS 2 网络中所有正在运行的节点。robotFeedbackControllerROS2应该在显示的节点列表中

ros2('node','list')

• 验证此 ROS 2 节点是否发布有关 ROS 2 主题的数据/cmd_vel，以控制模拟机器人的运动

ros2('topic','list')

• 如果您看不到预期的节点和主题，请尝试ROS_DOMAIN_ID使用setenvMATLAB 命令行窗口中的命令进行设置

setenv("ROS_DOMAIN_ID","25")