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官方参考文档：

本文版本： MATLAB R2019b

1. ROS环境变量设置

% 检测标准ROS环境变量的值getenv('ROS_MASTER_URI')getenv('ROS_HOSTNAME')getenv('ROS_IP')% 设置ROS环境变量的值setenv('ROS_MASTER_URI','http://192.168.1.1:11311')setenv('ROS_IP','192.168.1.100')rosinit

参考链接：

2. ROS初始化及常用指令

默认情况下， “rosinit” 指令在MATLAB中创建一个ROS主控节点并开始了一个“global node”节点，该节点与主控节点相连。“global node”节点能够自动的被其它ROS函数使用。该节点被分配给一个随机产生的独一无二的名称。所有的发布器、订阅器、服务终端和服务器都将在这个全局节点运行。

% 初始化ROS网络rosinit % 连接到外部ROS主控节点rosinit('192.168.1.1')  	  % 默认端口为11311rosinit('master_host')  	  %	默认端口为11311rosinit('master_host', 12000) % 指定端口为12000rosinit('http://192.168.1.1:12000') % 通过主控节点完整URI连接并创建全局节点% 列出当前节点rosnode list% 列出当前话题rostopic list% 列出当前服务rosservice list% 查看指定节点的具体信息rosnode info /node_name% 查看指定话题的具体信息rostopic info /topic_name% 查看指定服务的具体信息rosservice info /service_name% 查看指定消息类型rostopic type /topic_name% 查看指定消息类型的属性rosmsg show geometry_msgs/Twist% 查看MATLAB中所有可用消息类型rosmsg list% 关闭ROS网络rosshutdown

参考链接：

3. ROS消息的使用

基本消息的使用

% 查看ROS话题数据类型的具体结构scandata = rosmessage('sensor_msgs/LaserScan')% 定义一个与LaserScan相同类型的消息scantype = rostype.sensor_msgs_LaserScanscandata = rosmessage(scantype)% 查看candata的ScanTime属性（`.`后使用Tab键补全）scandata.ScanTime% 以geometry_msgs/Twist消息为例，假设消息变量为posedata，访问Linear的Xxpos = posedata.Linear.X% 快速查看消息中包含的所有数据showdetails(posedata)% 设置或填充消息数据twist = rosmessage(rostype.geometry_msgs_Twist)twist.Linear.Y = 5% 共享数据式消息复制twistCopyRef = twist %如果修改twistCopyRef，twist也会跟着改变，两者类似于两个指针指向同一个变量% 独立式消息复制（复制体与原消息体不发生干涉）twistCopyDeep = copy(twist)% 数据保存save('posedata.mat','posedata')% 重新加载文件到工作空间之前需要清除'posedata'变量clear posedata% 加载保存的消息数据messageData = load('posedata.mat')% 查看消息内容messageData.posedata% 删除MAT文件delete('posedata.mat')

参考链接：

ROS消息的进阶使用

• 激光传感器消息的使用

% 消息的创建，其他数据填充参考上述内容scanMsg = rosmessage(rostype.sensor_msgs_LaserScan)% 为了后面的演示，此处使用例程载入激光数据exampleHelperROSLoadMessages% 获取笛卡尔坐标下的测量点xy = readCartesian(scan)% 数据可视化plot(scan,'MaximumRange',5)

• 图像消息的使用

% 消息的创建，其他数据填充参考上述内容emptyimg = rosmessage(rostype.sensor_msgs_Image)% 为了后面的演示，此处使用例程载入图像数据exampleHelperROSLoadMessages% 注意，'Data'存储的是原始图像数据，MATLAB不能直接处理或可视化% 原始的图像的编码格式为'rgb8'% 我们可使用'readImage'将其恢复成MATLAB可读的图像格式% 默认情况下'readImage'返回的是480x640x3的uint8格式imageFormatted = readImage(img)% 查看图像imshow(imageFormatted)% 使用'rosmessage'创建一个空的压缩图像消息emptyimgcomp = rosmessage(rostype.sensor_msgs_CompressedImage)% 用户可以使用'readImage'函数标准的RGB格式的图像，即使图像原始编码格式是bgr8，readImage也能做相应的转换compressedFormatted = readImage(imgcomp)% 查看图像imshow(compressedFormatted)

• 点云消息的使用

使用'rosmessage'创建一个空的标准点云消息emptyptcloud = rosmessage(rostype.sensor_msgs_PointCloud2)% 查看例程中的点云数据，该消息存储在'ptcloud'变量中ptcloudxyz = readXYZ(ptcloud)% 上述点云数据会出现NaN无效值，这是Kinect一种伪像，安全移除NaN值的操作如下：xyzvalid = xyz(~isnan(xyz(:,1)),:)% 查看点云RGB数据rgb = readRGB(ptcloud) % 点云可视化scatter3(ptcloud)

参考链接：

自定义消息的使用

将ROS消息定义转换为MATLAB时，字段名称将转换为消息对象的属性。对象属性始终以大写字母开头，并且不包含下划线。修改字段名称以适合此命名约定。下划线的第一个字母和第一个字母大写，下划线删除。例如，sensor_msgs/Image消息在ROS中具有以下字段：

• header
• height
• width
• encoding
• is_bigendian
• step
• data

根据这一规则，转换成MATLAB结构后：

• Header
• Height
• Width
• Encoding
• IsBigendian
• Step
• Data

消息自定义步骤：

• STEP1：自定义消息结构
  
• STEP2：调用rosgenmsg函数将消息类型转换为有效的MATLAB代码

folderpath = "C:/Users/user1/Documents/robot_custom_msg/";rosgenmsg(folderpath)

• STEP3：将生成的类文件添加到MATLAB路径当中

addpath('matlab/myfiles')  savepath matlab/myfiles/pathdef.m %将当前搜索路径保存到位于matlab/myfiles/pathdef.m

• STEP4：刷新所有消息类定义

clear classesrehash toolboxcache

• STEP5：验证消息是否可用

rosmsg list

参考链接：

4. 订阅者和发布者的使用

% 查看可用的消息类型rostype.getMessageList

订阅者的使用

% 订阅/scan话题laser = rossubscriber('/scan')% 数据接收（参数二：超时时间/s）scandata = receive(laser,10)% 数据可视化（'MaximumRange'指定了曲线的最大值范围）plot(scandata,'MaximumRange',7)% 使用回调函数代替receive的数据订阅robotpose = rossubscriber('/pose',@exampleHelperROSPoseCallback)% 定义两个全局变量用来实现主工作空间与回调函数之间的数据共享global posglobal orient % 从“/pose”主题中接收到新消息时，全局变量'pos”'和'orient'将在'exampleHelperROSPoseCallback'回调函数中赋值。% 订阅者的终止（通过清除相关变量来实现）clear robotpose

发布者的使用

% 创建发布者到'/chatter'话题chatterpub = rospublisher('/chatter',rostype.std_msgs_String)% 创建一个测试用的订阅者chattersub = rossubscriber('/chatter', @exampleHelperROSChatterCallback)% 创建并填充ROS消息chattermsg = rosmessage(chatterpub)chattermsg.Data = 'hello world'% 发布数据到'/chatter'话题上send(chatterpub,chattermsg)

参考链接：

5. 服务端和客户端的使用

% 查看可用的服务类型rostype.getServiceList

服务端的使用

% 使用'rossvcserver'创建一个服务器testserver = rossvcserver('/test', rostype.std_srvs_Empty, @exampleHelperROSEmptyCallback)% 查看'/test'服务的信息rosservice info /test

客户端的使用

% 使用'rossvcclient'创建一个客户端testclient = rossvcclient('/test')% 创建服务请求函数testreq = rosmessage(testclient)% 请求的参数设置（此处假设MessageType中有两个参数A、B）testreq.A = 2testreq.B = 1% 获取服务器响应testresp = call(testclient,testreq,'Timeout',3)

参考链接：

6. ROS参数服务器的使用

% 启动一个新的参数服务器ptree = rosparam% 检查是否存在指定名称的参数（如果没有返回0）has(ptree,'ROBOT_IP')% 添加新参数至参数服务器set(ptree,'ROBOT_IP','192.168.1.1');set(ptree, '/myrobot/ROBOT_IP','192.168.1.100');set(ptree,'MAX_SPEED',1.5);set(ptree, '/myrobot/ROBOT_NAME','TURTLE');set(ptree, '/myrobot/MAX_SPEED',1.5);set(ptree, '/newrobot/ROBOT_NAME','NEW_TURTLE');% 获取参数值robotIP = get(ptree, '/myrobot/ROBOT_IP')% 获取所有储存在参数服务器上的参数列表plist = ptree.AvailableParameters% 修改已有参数（对参数进行修改的数值可以与之前分配的数据类型不同）set(ptree, 'MAX_SPEED', 1.0);% 删除参数del(ptree, 'ROBOT_IP');% 测试是否删除成功has(ptree, 'ROBOT_IP')% 搜索包含指定名称空间的参数results = search(ptree, 'myrobot')

7. ROS - tf树的访问及使用

tf数据的访问

% 查看tf信息tf% 查看tf的Transforms结构tf.Transforms% 查看tf.Transforms中Transforms对象的属性tf.Transforms.Transform% 返回Transform字段的值cellTransforms = {
   tf.Transforms.Transform}% 通过索引方式访问指定对象实体tf.Transforms(5)tf.Transforms(5).Transform.Translation

tf树的使用

% 加载例程数据exampleHelperROSStartTfPublisher% 使用'rostf'创建新的tf树对象tftree = rostf% 使用'AvailableFrames'查看tftree.AvailableFrames% 获取变换mountToCamera = getTransform(tftree, 'mounting_point', 'camera_center');% 获取变换中的平移信息mountToCameraTranslation = mountToCamera.Transform.Translation% 获取变换中的旋转信息并将其转为欧拉角quat = mountToCamera.Transform.RotationmountToCameraRotationAngles = rad2deg(quat2eul([quat.W quat.X quat.Y quat.Z]))% 等待有效的变换（将会堵塞，知道变换可获得）waitForTransform(tftree, 'robot_base', 'camera_center');% 将相机中心坐标系下的点转换到robot_base坐标下% 数据填充pt = rosmessage('geometry_msgs/PointStamped');pt.Header.FrameId = 'camera_center';pt.Point.X = 3;pt.Point.Y = 1.5;pt.Point.Z = 0.2;% 变换tfpt = transform(tftree, 'robot_base', pt)% 获取变换结果tfpt.Point% 发布变换% 数据填充tfStampedMsg = rosmessage('geometry_msgs/TransformStamped');tfStampedMsg.ChildFrameId = 'wheel';tfStampedMsg.Header.FrameId = 'robot_base';tfStampedMsg.Transform.Translation.X = 0;tfStampedMsg.Transform.Translation.Y = -0.2;tfStampedMsg.Transform.Translation.Z = -0.3;quatrot = axang2quat([0 1 0 deg2rad(30)])tfStampedMsg.Transform.Rotation.W = quatrot(1);tfStampedMsg.Transform.Rotation.X = quatrot(2);tfStampedMsg.Transform.Rotation.Y = quatrot(3);tfStampedMsg.Transform.Rotation.Z = quatrot(4);tfStampedMsg.Header.Stamp = rostime('now');% 发送上述设置的变换sendTransform(tftree, tfStampedMsg)% 查看变换列表，看是否发布成功tftree.AvailableFrames

参考链接：

8. ROS在Simulink中的使用

首先要启动ROS：rosinit

用到的Simulink模块：

• Simulink → Signal Routing → Bus Assignment
• Simulink → Signal Routing
• ROS Toolbox → ROS → Blank Message
• ROS Toolbox → ROS → Publish
• Simulink → Sources → Sine Wave
• Simulink → Signal Routing → Bus Selector
• Simulink → Sinks → Terminator
• Simulink → Sinks → XY Graph
• Simulink → Sinks → Display
• Simulink → Ports & Subsystems → Enabled

a. 基本订阅者发布者的使用

发布者模块设置及测试

订阅者模块设置及测试

Subscribe模块中的IsNew属性输出在时间步进期间消息是否已被接收

增加一个使能子系统

配置并运行Simulink模型

注意：仿真并不是以实际或真实时间工作，仅仅是仿真进程时间而已！

参考链接：

b. Simulink中ROS消息的使用

具体通过Blank Message模块来实现，参考案例robotROSMessageUsageExample。

c. 反馈控制

具体案例参考如下案例

robotROSFeedbackControlExample

注意：如果画出IsNew的信号将会发现，输入消息并不是周期的，该现象是由于仿真进程时间与真实时间不同造成的，仿真执行循环是由模型复杂度和计算机计算速度决定的，具体参阅。

如果使能的子系统没有被应用，那么模型将一直重复处理相同的消息（最新接收的），从而导致控制消息的浪费处理和多余发布，使能子系统可以帮助确认模型仅仅处理真正的新消息。

参考链接：

d. 从Simulink中创建单独的ROS节点

具体参考如下链接。

参考链接：

9. ROSbag的使用

% 使用'rosbag'载入bag文件，路径可使用绝对或相对方式bag = rosbag(filepath)% 获取'AvailableTopics'属性，查看bag文件中有关话题和消息类型等信息bag.AvailableTopics% 恢复消息前，用户须基于时间戳、话题名称或消息类型选择一系列消息% 查看当前选择的所有消息（第一列为时间戳）：bag.MessageList% 使用'select'筛选消息bagselect1 = select(bag, 'Topic', '/odom')% 筛选前30s发布的'/odom'消息列表start = bag.StartTimebagselect2 = select(bag, 'Time', [start start + 30], 'Topic', '/odom')% 筛选指定时间段的消息列表bagselect3 = select(bagselect2, 'Time', [205 206])% 多项筛选规则的使用selectOptions = {
   'Time', [start, start+1; start+5, start+6], 'MessageType', {
   'sensor_msgs/LaserScan', 'nav_msgs/Odometry'}};bagselect4 = select(bag, selectOptions{
   :})% 读取选择的消息数据msgs = readMessages(bagselect3);% 查看消息规模或长度size(msgs)% 按时间序列提取消息数据ts = timeseries(bagselect3, 'Pose.Pose.Position.X', 'Twist.Twist.Angular.Z')% 访问消息序列中的数据('Data'属性)ts.Data% 消息数据可视化plot(ts, 'LineWidth', 3)

参考链接：

10. rosrate的使用

% 创建一个Rate对象，使您能够以固定的频率执行循环DesiredRate。时间源链接到全局ROS节点的时间源，这需要您使用将MATLAB连接到ROS网络rosinitrate = rosrate(desiredRate)% 创建一个Rate对象，该对象基于链接到指定ROS节点的时间源以固定的速率运行循环 noderate = ros.Rate(node,desiredRate)

案例1：

rosinit% 1 Hzr = rosrate(1);reset(r)for i = 1:10	time = r.TotalElapsedTime;	fprintf('Iteration: %d - Time Elapsed: %f\n',i,time)	waitfor(r);endrosshutdown

案例2：

rosinitnode = ros.Node('/testTime');r = ros.Rate(node,20);reset(r)for i = 1:30	% User code goes here.	waitfor(r);endrosshutdown

在Simulink中的使用参考工具箱自带案例robotROSFeedbackControlExample

参考链接：

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