简体中文 | English 轻量级ROS1/ROS2移动机器人人机交互软件
本项目基于Qt5开发，基于CMake进行构建，可以实现一套代码同时在ROS1/ROS2系统中使用(本项目已接入CI,保证多ROS版本/系统版本可用性)
软件在编译时会自动识别环境变量中的ROS1/ROS2环境并进行构建，实现ROS通信与界面隔离
软件所有功能均为自行绘制实现,因此可以轻松运行在一些性能比较低的边缘设备
功能/TODO:
| 功能 | 状态 | 备注 |
|---|---|---|
| ROS1/ROS2通信 | ✅ | |
| 全局/局部地图显示 | ✅ | |
| 机器人实时位置显示 | ✅ | |
| 机器人速度仪表盘 | ✅ | |
| 机器人手动控制 | ✅ | |
| 机器人重定位 | ✅ | |
| 机器人单点/多点导航 | ✅ | |
| 机器人全局/局部规划轨迹显示 | ✅ | |
| 机器人拓扑地图功能 | ✅ | |
| 电池电量显示 | ✅ | |
| 地图编辑功能 | ✅ | |
| 机器人导航任务链 | ✅ | 尚存bug |
| 地图加载 | ✅ | |
| 地图保存 | ✅ | |
| 相机图像显示 | ✅ | 移植自rqt_image_view |
| 机器人车身轮廓显示 | ✅ | 支持配置异形车身 |
| 基于rosbridge的通信 | ✍ | |
| 3D图层显示 | 🏷️ | |
| 拓扑点位的路径规划 | 🏷️ | |
| 机器人历史轨迹录制 | 🏷️ |
大家如果有什么有意思的界面/功能性需求,可以提在此处,如有Bug请提在issues,必将尽快修复!也非常欢迎大家发起Merge Request一起参与项目建设~
此仓库国内加速镜像链接:gitee
项目截图
基于flutter的ROS1/ROS2跨平台移动机器人人机交互软件已正式开源:
如有需要请移步至ROS_Flutter_Gui_App
目录
如果您只想使用本软件,并不想了解具体的代码实现,用户可以选择下载编译好的Release版本，不用自行手动编译,下载即用
使用Release版本的前提:==系统ROS环境已安装,并且source到环境变量中==
本仓库使用CI自动生成各平台的Release版本(目前只有X86_64版本,Arm环境需要自行编译),在项目的Release页面下载最新对应ROS版本的Release版本，理论上解压后即可使用。 使用方法: 在终端进入解压后的文件夹路径,执行如下命令:
sudo chmod a+x ./ros_qt5_gui_app
./ros_qt5_gui_app
如果Release版本下载后使用不了，可以参考二,编译进行自行编译使用
💡 注意，为了保证此项目同时兼容ROS1与ROS2，此项目不使用ROS1/ROS2的catkin_make/colcon构建系统进行够建，而是使用标准CMake进行构建，这也就意味着，本项目不会被ROS自动识别为功能包
可以参考以下教程从0开始构建/运行此项目:
理论上只需要安装如下基础包就可以编译此项目:
sudo apt-get update
sudo apt-get install qtbase5-private-dev libqt5svg5-dev libsdl-image1.2-dev libsdl1.2-dev -y
如果以上安装后还不行，可以执行如下指令安装全部依赖:
sudo apt-get install qtbase5-dev qt5-qmake qtbase5-dev-tools libqt5svg5-dev qtbase5-private-dev libeigen3-dev libgtest-dev libsdl-image1.2-dev libsdl1.2-dev -y
mkdir -p ~/qt_ws
cd ~/qt_ws
git clone https://github.com/chengyangkj/Ros_Qt5_Gui_App
note:如果github下载过慢,可以使用以下指令从gitee拉取
git clone https://gitee.com/chengyangkj/Ros_Qt5_Gui_App
可以手动执行如下命令进行编译(会根据环境变量自动识别ROS1还是ROS2环境):
cd ~/qt_ws/ROS2_Qt5_Gui_App
mkdir -p build
cd build
cmake ..
make
或者执行如下脚本手动指定ROS版本并进行一键编译:
cd ~/qt_ws/ROS2_Qt5_Gui_App
ROS1:
sh ./build_ros1.sh
ROS2
sh ./build_ros2.sh
cd ~/qt_ws/ROS2_Qt5_Gui_App/build
./ros_qt5_gui_app
软件配置文件路径(运行一次软件后会自动生成在可执行程序相对路径下)
💡 此部分为针对新手做的温馨提示,如果你已经是一个ROS/C++/Qt老手,可以跳过此部分
很多ROS初学者学习Qt都存在一个误区:没有搞清楚IDE与编译器的区别，像QtCreator，Vscode，CLion之类的均为IDE（什么是IDE） 哪怕不用IDE，我们只用文本编辑器也能实现代码的编写(效率很低，没有代码提示)，编写之后使用make指令编译即可
实际上Ubuntu系统默认都自带的有Qt库,就比如前面的3,编译项目,并没有要求安装QtCreator,只需要使用apt-get安装一些系统缺失的,没有默认安装的qt库,就能正常编译通过
当然安装QtCreator时也会同时下载一些Qt库,但是他仅仅是下载,如果你没有将下载的库添加到环境变量中(通常也不建议自己将下载的qt库添加到环境变量中,这样需要处理系统默认的qt库与你添加的qt库的冲突问题),所以,在没有额外配置的情况下,虽然下载了QtCreator,但是在编译代码时用的还是系统默认的库.
那么,我们为什么还要去额外下载QtCreator呢?
因为我们需要使用QtCreator去编辑我们的(.ui),(.resource)文件，同时QtCreator还提供了代码提示，代码跳转等功能。但是这些功能，只要是IDE均有这个功能，我们通过Vscode/Clion安装一些插件，也是能够实现这些功能，只是QtCreator对自家的语言支持的比较好，比较方便
本项目所有的界面,都是在代码中去手动创建,如果打开代码中的mainwindow.ui可以发现什么都没有,因为所有界面都是代码动态创建添加上去的.
本人在开发本项目的流程为:
- 使用系统的Qt库,如果需要使用的qt库不存在,则使用apt-get安装即可
- 所有ui界面均使用代码动态创建,并添加到主窗口中,没有使用qtcreator拖拽生成
- 项目的开发IDE使用vscode,仅安装了基础的c/c++插件做代码提示
- 如果需要编辑资源文件(.qrc),手动打开qtcreator,再打开qrc文件进行编辑保存
- 编译时在终端使用make指令进行编译
- 运行时在终端使用./ros_qt5_gui_app指令进行运行
可以发现,开发此项目只有需要编辑资源文件时才会用到QtCreator(一般图片添加上去后也不会做频繁的编辑)
虽然本人开发使用的Vscode,但是为了方便部分习惯使用QtCreator做开发的用户,这里介绍下如果使用QtCreator作为IDE开发此项目:
首先需要按照3,编译项目将项目成功编译,如果编译失败,则QtCreator打开后项目不会正常展开
本项目为标准CMake项目,因此按照在QtCreator中打开CMake项目的方式,打开本项目的根目录Cmakelist.txt即可(不区分ROS1/ROS2)
- 1.安装QtCreator
sudo apt-get install qtcreator
- 2.打开qtcreator
终端输入(必须终端打开):
qtcretor
打开后选择文件->打开文件或项目:
接着选择项目==根目录==下的Cmakelist.txt文件,点击打开即可:
接着会自动识别我们前面编译的build目录,选择config:
项目成功展开,点击绿色三角形编译并运行:
💡 针对于ROS新手的温馨提示:此项配置,如果是单机使用即本软件运行在机器人身上,没有跨机器使用就不用配置，直接跳过即可.如果需要将本软件运行在自己的笔记本上,去连接远程的机器人的情况下需要进行配置
ROS1/ROS2的多机通信完全依赖ROS原生(环境变量添加ROS_MASTER_URI与ROS_IP/ROS_DOMAINID),不再由用户手动指定,减轻新手使用负担
ROS1:
配置参考：多机通讯教程csdn 博客
ROS2:
环境变量多机配置相同的ROS_DOMAINID
第一次运行后，会在可执行程序同级目录生成config.json,修改此配置文件即可(需要注意Json格式),修改后重启生效,具体配置说明详见各功能的配置说明
程序可以拖动式的设置机器人初始位置（重定位）,相对于Rviz,拖动时可以实时查看激光匹配情况,重定位更加精准(左键按住拖动,右键旋转方向)
注意:如果设置无效,需要检查config.json中设置：
{
"display_name": "Reloc",
"topic": "/initialpose",
"enable": true
}
为自己机器人监听的重定位Topic名称
程序支持地图编辑功能:
并且程序支持拓扑地图功能,可以拖动式的设置机器人导航目标点（导航）使用gif说明如下:
注意:如果导航点位发布无响应设置无效,需要检查config.json中设置：
{
"display_name": "NavGoal",
"topic": "/move_base_simple/goal",
"enable": true
}
为自己机器人监听的导航目标点Topic名称
点击橡皮擦后,可以擦除地图中的障碍物,使用gif说明如下:
画笔功能
线段绘制
地图编辑完成后并不会自动保存,需要点击保存按钮,保存地图到指定文件夹,如果需要在ROS中使用，需要将该地图替换到自己对应导航包的map中
目前保存地图有如下:
- *.pgm 图片数据
- *.yaml 地图描述文件
- *.topology 程序自定义的拓扑地图 保存了点位等信息
地图加载同理 用户选择对应的PGM地图文件即可加载，并进行编辑
软件支持发布实时速度到底盘:
对应按钮上的文字，可以由键盘对应按钮同步调用
注意:如果设置无效,需要检查config.json中设置：
{
"display_name": "Speed",
"topic": "/cmd_vel",
"enable": true
}
为实际机器人监听的速度控制话题
软件支持实时显示机器人速度:
注意:如果设置无效,需要检查config.json中设置：
{
"display_name": "Odometry",
"topic": "/odom",
"enable": true
}
为机器人时机发布的里程计话题
软件支持实时显示机器人电量,在配置中配置话题名，电池电量的Topic类型为:sensor_msgs::BatteryState
{
"display_name": "Battery",
"topic": "/battery",
"enable": true
}
软件支持多点连续导航,使用方法如下:
点击Start Task Chain即可开始任务:
软件支持实时显示机器人相机图片,在配置中配置话题名及location:
"images": [ ], //图片列表 支持多路 配置后自动创建界面
软件移植了rqt image view的图片显示功能,支持实时显示多路机器人相机图片,在配置中配置话题名
配置demo:
"images": [
{
"location": "front",
"topic": "/camera/rgb/image_raw",
"enable": true
},
{
"location": "front/depth",
"topic": "/camera/depth/image_raw",
"enable": true
}
],
车身尺寸位于配置:"robot_shape_config":
"robot_shape_config": {
"shaped_points": [], //轮廓点
"is_ellipse": false, //轮廓是否为椭圆
"color": "0x0000FF", //轮廓填充颜色
"opacity": 0.5 //轮廓透明度
}
配置前，首先需要以车中心为原点，使用如下坐标系计算车身轮廓的每个点(单位m)，支持异形车身:
^x
|
|
|
(0.5,0.5) | (0.5,-0.5)
+---------------+
| | |
| | |
| | |
<----------------------------------------+
y | | |
| | |
| | |
| | |
+---------------+
(-0.5,0.5) | (-0.5,-0.5)
|
|
随意找一个点作为起始点,按照顺时针,依次填下每个点
配置demo:
- 1m*1m车身:
"robot_shape_config": {
"shaped_points": [
{
"x": 0.5,
"y": 0.5
},
{
"x": 0.5,
"y": -0.5
},
{
"x": -0.5,
"y": -0.5
},
{
"x": -0.5,
"y": 0.5
}
],
"is_ellipse": false,
"color": "0x00000FF",
"opacity": 0.5
}
- 1m*1m 圆形车身:
is_ellipse=true
"robot_shape_config": {
"shaped_points": [
{
"x": 0.5,
"y": 0.5
},
{
"x": 0.5,
"y": -0.5
},
{
"x": -0.5,
"y": -0.5
},
{
"x": -0.5,
"y": 0.5
}
],
"is_ellipse": true,
"color": "0x00000FF",
"opacity": 0.5
}
- 异形车身:
"robot_shape_config": {
"shaped_points": [
{
"x": 0.5,
"y": 0.5
},
{
"x": 1,
"y": 0
},
{
"x": 0.5,
"y": -0.5
},
{
"x": -0.5,
"y": -0.5
},
{
"x": -0.5,
"y": 0.5
}
],
"is_ellipse": false,
"color": "0x00000FF",
"opacity": 0.5
}
| 链接名 | 支持平台 | 功能 |
|---|---|---|
| master | Win10 Ubuntu | ROS + QWidget + QGraphicsview自绘制可视化界面显示 |
| qml_hmi | Win10 Ubuntu | ROS + QML + C++混合编程，qml自绘制地图，激光雷达可视化显示等demo |
| simple | Win10 Ubuntu | ROS + QWidget + Librviz进行可视化显示，为《ROS人机交互软件开发》系列课程中实现的版本，CSDN博客例程版本 |
| rviz_tree | Win10 Ubuntu | ROS + QWidget + Librviz原生图层Api实现图层管理，不需手动创建图层 |
| ros_qt_demo | Win10 Ubuntu | cakin_create_qt_pkg 创建的原始包，cmakelist.txt已配置好改为qt5，可以直接编译运行 |
| ros2_qt_demo | ROS2 | 在ROS2平台上运行的qt demo包，cmakelist.txt已配置好改为qt5，可以直接colcon build 编译使用 |
| ROS2_Qt5_Gui_App | ROS2 | 与本仓库代码完全相同/停止维护 |
| Flutter App | 基于flutter实现多平台运行 | 逐步推进..... |
本系列教程文章专栏:
ROS机器人GUI程序开发 ROS2 Qt21天训练营(关注古月学院,不定期开营) 本系列课程已上线古月学院，欢迎感兴趣的小伙伴订阅：
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