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ros2_control_py 使用教程

news 来源：原创 2024/9/21 8:04:10

系列文章目录

前言

使用 pybind11 为 ros2_control 进行 Python 绑定

一、安装

假设你的 ros2_control_py 工作区位于 ~/ros2_control_py_ws 目录中：

mkdir -p ~/ros2_control_py_ws/src
cd ~/ros2_control_py_ws/src
git clone https://github.com/Gepetto/ros2_control_py --recursive
cd ~/ros2_control_py_ws
rosdep install --from-paths src -y --ignore-src

编译

cd ~/ros2_control_py_ws
colcon build

测试

cd ~/ros2_control_py_ws
colcon build --cmake-args ' -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug' ' -DSANITIZE=True'
colcon test

使用方法
参见文档和测试。

二、目录

2.1 解析模块

controller_interface
controller_manager
hardware_interface
joint_limits
ros2_control_test_assets
transmission_interface

2.2 经测试的功能

hardware_interface

parse_control_resources_from_urdf
StateInterface / CommandInterface (see FloatRef and FloatRefProp)
Actuator / Sensor / System
ActuatorInterface / SensorInterface / SystemInterface
ResourceManager

rclcpp

FloatRef

2.3 新接口

2.3.1 rclcpp

因为 rclpy 和 rclcpp 是对 rclc 的绑定，而且 ros2 控制是通过 rclcpp 而不是 rclc 编写的、
我们需要在 rclcpp 和 rclcpp_lifecycle 上提供一些绑定，这样才能正常工作。

init / shutdown / ok
Time / Duration
State
LifecycleNodeInterface / CallbackReturn
Node / NodeBase / NodeBaseInterface
Executor / StaticSingleThreadedExecutor
FloatRef / FloatRefProp
VectorString / VectorDouble (see StlBindings)

2.3.2 FloatRef

FloatRef 是对 double 的引用，在 Python 中表现为类似浮点的对象。
在 C++ 中，对于需要它的接口，它可以分解为 double 或 double*。
其目的是与 StateInterface / CommandInterface 配合使用。

警告
虽然可以使用赋值运算符，如 +=、
但不能使用 = 对 FloatRef 进行赋值。
请参阅 FloatRefProp 中的 @ / @= / set_value。

使用方法

from ros2_control_py.hardware_interface import CommandInterface, HW_IF_VELOCITY
from ros2_control_py.rclcpp import FloatRef
fr = FloatRef(5)
assert fr == 5
fr += 3
assert fr == 8
fr.set_value(5 / 2)
assert fr == 2.5
fr @ 8
assert fr == 8
fr @= 7
assert fr == 7
ci = CommandInterface("name", HW_IF_VELOCITY, fr)
assert ci.get_value() == 7
fr @= 4
assert ci.get_value() == 4
ci.set_value(5)
assert fr == 5

2.3.3 FloatRefProp

FloatRefProp 是一个类似于属性的描述符，用于处理实例宽的 FloatRef，这样就可以像分配普通浮点数一样分配给它们。

使用方法

from ros2_control_py.hardware_interface import CommandInterface, HW_IF_VELOCITY
from ros2_control_py.rclcpp import FloatRefProp
class Dummy:fr = FloatRefProp(5)def __init__(self):self.ci = CommandInterface("name", HW_IF_VELOCITY, self.fr)d = Dummy()
assert d.fr == 5
assert d.ci.get_value() == 5
d.fr += 3
assert d.fr == 8
d.fr = 5 / 2
assert d.fr == 2.5
d.fr = 4
assert d.ci.get_value() == 4
d.ci.set_value(5)
assert d.fr == 5

2.3.4 StlBindings

在 python 界面中使用 stl 容器（std::vector、std::map、std::set 等）时、
时，我们需要使用专门的绑定来实现双向更改。
这只在某些情况下需要，主要是字符串/双数的容器、
在其他情况下，可以使用简单的列表，但要注意：当传递到 C++ 接口时，列表将被复制或移除。
(对于这些类型，不能对容器进行引用，而只能进行复制）。
所有这些绑定都位于 PascaleCase 的 rclcpp 模块中。
(例如：std::vector<std::string> => VectorString）。

三、生成器

解析 C++ 并输出 pybind11 绑定的可执行文件的内部文档。

3.1 编码约定

本项目使用 C++20 编写。

只有一个翻译单元（.cpp 文件），即 main.cpp。

程序的每一部分都有自己的头文件。

每个头文件都分为 .hpp 声明文件和 .hxx 定义文件。

3.2 项目结构

utils/: 提供 utils.hxx 以外所有实用程序的文件夹。
- hash.hpp：boost 的 combine_hash 函数以及 std::pair 和 std::tuple 的 hash。
- ptr_iter.hpp：ptr_iter 函数，接收指针类对象的范围，并通过引用返回指向对象的范围。
- sep.hpp：用于轻松输出范围的 Sep 结构，支持分隔符对象和元素投影函数。
main.cpp：协调程序并处理后解析步骤。
parse.hpp：处理预解析和解析步骤。
structs.hpp：存储已解析程序信息的结构体集合。
utils.hpp：提供 ASSERT 和 ASSERT_DIR 宏、字符串处理函数以及 utils/ 文件夹中的所有内容。
write.hpp：根据收集到的数据写入 pybind11 绑定。