用虚拟机ubuntu中的ros完成下面操作，请给出代码。 1.创建一个工作空间和功能包，然后在功能包中完成如下工作，并且使用launch文件启动涉及的节点; 2.话题与服务编程:通过代码新生一只海龟， 放置在(5, 5)点，命名为“turtle2" ;通过代码订阅turtle2的实时位置并在终端打印;控制turtle2实现旋转运动; 3. 动作编程:客户端发送一个运动目标，模拟机器人运动到目标位置的过程，包含服务端和客户端的代码实现，要求带有实时位置反馈; 4. TF编程: 广播并监听机器人的坐标变换，已知激光雷达和机器人底盘的坐标关系，求解激光雷达数据在底盘坐标系下的坐标值。

<think>嗯，用户想要在Ubuntu的ROS环境下完成四个任务，涉及工作空间创建、话题与服务编程、动作编程和TF编程。首先，我需要回忆ROS的基本结构和相关命令，确保每个步骤正确。 首先，创建工作空间和功能包。记得ROS的工作空间通常有src、build、devel这些目录。使用catkin_create_pkg命令创建功能包，并添加依赖，比如roscpp、std_msgs等。然后，用户需要在功能包中写代码，并用launch文件启动节点，可能需要编写CMakeLists.txt和package.xml，确保编译正确。 接下来是话题与服务编程。用户要生成一只新海龟，命名为turtle2，放在(5,5)点。这需要调用spawn服务，服务类型应该是turtlesim/Spawn。然后订阅turtle2的位置信息，这需要知道话题名称，可能是/turtle2/pose。控制旋转运动可能需要发布到/turtle2/cmd_vel话题，发送角速度。这里可能需要写一个发布者节点，循环发送速度指令。 然后是动作编程。动作编程需要服务端和客户端，动作类型可能是MoveTo目标，包含实时反馈。需要定义.action文件，生成相关消息。服务端需要处理目标，计算路径，定期发送反馈，最后返回结果。客户端发送目标并接收反馈。这可能需要使用actionlib库，编写客户端和服务端代码。 最后是TF编程。需要广播激光雷达和底盘之间的坐标变换，使用tf2_ros的StaticTransformBroadcaster。然后监听这两个坐标系，通过transform坐标点。可能需要写一个广播节点和一个监听节点，使用lookupTransform获取变换，再应用坐标转换。 在编写代码时，需要注意依赖项，比如添加tf2_ros、actionlib等。Launch文件需要启动所有相关节点，包括spawn服务、控制节点、动作服务端和客户端，以及TF广播和监听节点。还要确保所有Python文件有执行权限，可能需要chmod +x。 用户可能遇到的问题包括：服务调用失败，话题名称错误，坐标变换设置不正确，或者动作反馈未正确实现。需要检查每个步骤的输出，使用rostopic list、rosservice list、rviz查看TF树等工具调试。 需要确保所有代码的语法正确，特别是缩进和括号匹配。此外，在回答时要分步骤说明，让用户能够逐步跟随，并提供代码示例和launch文件配置。可能还需要提醒用户source工作空间，以及如何运行launch文件。</think>以下是为您提供的分步骤解决方案： ===================== 一、创建工作空间和功能包 ===================== 1. 创建并编译工作空间： ```bash mkdir -p ~/catkin_ws/src cd ~/catkin_ws/ catkin_make source devel/setup.bash ``` 2. 创建功能包： ```bash cd src catkin_create_pkg my_turtle_pkg roscpp std_msgs geometry_msgs turtlesim tf2 tf2_ros actionlib cd .. catkin_make ``` ===================== 二、话题与服务编程实现 ===================== 1. 创建spawn_turtle.cpp： ```cpp #include <ros/ros.h> #include <turtlesim/Spawn.h> int main(int argc, char** argv) { ros::init(argc, argv, "spawn_turtle"); ros::NodeHandle nh; ros::service::waitForService("/spawn"); ros::ServiceClient spawnClient = nh.serviceClient<turtlesim::Spawn>("/spawn"); turtlesim::Spawn srv; srv.request.x = 5.0; srv.request.y = 5.0; srv.request.theta = 0; srv.request.name = "turtle2"; if(spawnClient.call(srv)) { ROS_INFO("Spawn turtle2 successfully!"); } return 0; } ``` 2. 创建pose_subscriber.cpp： ```cpp #include <ros/ros.h> #include <turtlesim/Pose.h> void poseCallback(const turtlesim::Pose::ConstPtr& msg) { ROS_INFO("Turtle2 position: (%.2f, %.2f)", msg->x, msg->y); } int main(int argc, char** argv) { ros::init(argc, argv, "pose_subscriber"); ros::NodeHandle nh; ros::Subscriber sub = nh.subscribe("/turtle2/pose", 10, poseCallback); ros::spin(); return 0; } ``` 3. 创建rotate_control.cpp： ```cpp #include <ros/ros.h> #include <geometry_msgs/Twist.h> int main(int argc, char** argv) { ros::init(argc, argv, "rotate_control"); ros::NodeHandle nh; ros::Publisher pub = nh.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle2/cmd_vel", 10); ros::Rate rate(10); while(ros::ok()) { geometry_msgs::Twist msg; msg.angular.z = 1.0; // 1 rad/s的角速度 pub.publish(msg); rate.sleep(); } return 0; } ``` ===================== 三、动作编程实现 ===================== 1. 创建action/MoveTo.action： ```text # Goal definition geometry_msgs/Point target_point --- # Result definition bool success --- # Feedback definition geometry_msgs/Point current_pose ``` 2. 服务端代码action_server.cpp： ```cpp #include <ros/ros.h> #include <actionlib/server/simple_action_server.h> #include <my_turtle_pkg/MoveToAction.h> #include <turtlesim/Pose.h> class MoveToAction { public: MoveToAction(std::string name) : as_(nh_, name, boost::bind(&MoveToAction::executeCB, this, _1), false), action_name_(name) { as_.start(); } void executeCB(const my_turtle_pkg::MoveToGoalConstPtr &goal) { ros::Rate r(10); bool success = true; for(int i=0; i<100; i++) { if(as_.isPreemptRequested()) { as_.setPreempted(); success = false; break; } // 模拟移动过程 my_turtle_pkg::MoveToFeedback feedback; feedback.current_pose.x = goal->target_point.x * (i/100.0); feedback.current_pose.y = goal->target_point.y * (i/100.0); as_.publishFeedback(feedback); r.sleep(); } if(success) { my_turtle_pkg::MoveToResult result; result.success = true; as_.setSucceeded(result); } } private: ros::NodeHandle nh_; actionlib::SimpleActionServer<my_turtle_pkg::MoveToAction> as_; std::string action_name_; }; ``` 3. 客户端代码action_client.cpp： ```cpp #include <ros/ros.h> #include <actionlib/client/simple_action_client.h> #include <my_turtle_pkg/MoveToAction.h> int main(int argc, char** argv) { ros::init(argc, argv, "action_client"); actionlib::SimpleActionClient<my_turtle_pkg::MoveToAction> ac("move_to", true); ac.waitForServer(); my_turtle_pkg::MoveToGoal goal; goal.target_point.x = 8.0; goal.target_point.y = 8.0; ac.sendGoal(goal, boost::bind(&doneCb, _1, _2), boost::bind(&activeCb), boost::bind(&feedbackCb, _1)); ros::spin(); return 0; } ``` ===================== 四、TF编程实现 ===================== 1. 创建tf_broadcaster.cpp： ```cpp #include <ros/ros.h> #include <tf2_ros/static_transform_broadcaster.h> #include <geometry_msgs/TransformStamped.h> int main(int argc, char** argv) { ros::init(argc, argv, "tf_broadcaster"); ros::NodeHandle nh; static tf2_ros::StaticTransformBroadcaster static_broadcaster; geometry_msgs::TransformStamped static_transform; static_transform.header.stamp = ros::Time::now(); static_transform.header.frame_id = "base_link"; static_transform.child_frame_id = "laser"; static_transform.transform.translation.x = 0.1; static_transform.transform.translation.y = 0.0; static_transform.transform.translation.z = 0.2; static_transform.transform.rotation.w = 1.0; static_broadcaster.sendTransform(static_transform); ros::spin(); return 0; } ``` 2. 创建tf_listener.cpp： ```cpp #include <ros/ros.h> #include <tf2_ros/transform_listener.h> #include <geometry_msgs/PointStamped.h> int main(int argc, char** argv) { ros::init(argc, argv, "tf_listener"); ros::NodeHandle nh; tf2_ros::Buffer tfBuffer; tf2_ros::TransformListener tfListener(tfBuffer); geometry_msgs::PointStamped laser_point; laser_point.header.frame_id = "laser"; laser_point.point.x = 1.0; laser_point.point.y = 0.5; ros::Rate rate(10); while(ros::ok()) { try { geometry_msgs::PointStamped base_point; base_point = tfBuffer.transform(laser_point, "base_link"); ROS_INFO("Transformed point: (%.2f, %.2f)", base_point.point.x, base_point.point.y); } catch(tf2::TransformException &ex) { ROS_WARN("%s", ex.what()); } rate.sleep(); } return 0; } ``` ===================== 五、配置launch文件 ===================== 创建launch/turtle_control.launch： ```xml <launch> <!-- 启动turtlesim --> <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtlesim"/> <!-- 生成新海龟 --> <node pkg="my_turtle_pkg" type="spawn_turtle" name="spawn_turtle"/> <!-- 位置订阅 --> <node pkg="my_turtle_pkg" type="pose_subscriber" name="pose_subscriber"/> <!-- 旋转控制 --> <node pkg="my_turtle_pkg" type="rotate_control" name="rotate_control"/> <!-- 动作服务端 --> <node pkg="my_turtle_pkg" type="action_server" name="action_server"/> <!-- TF广播 --> <node pkg="my_turtle_pkg" type="tf_broadcaster" name="tf_broadcaster"/> <!-- TF监听 --> <node pkg="my_turtle_pkg" type="tf_listener" name="tf_listener"/> </launch> ``` ===================== 六、编译与运行 ===================== 1. 修改CMakeLists.txt添加编译规则 2. 执行编译： ```bash cd ~/catkin_ws catkin_make source devel/setup.bash ``` 3. 运行launch文件： ```bash roslaunch my_turtle_pkg turtle_control.launch ``` 注意事项： 1. 所有代码文件需要放置到功能包的src目录 2. 需要为Python文件添加执行权限 3. 动作编程需要先创建action目录和.action文件 4. 实际使用时需要根据ROS版本调整部分API调用