可视化和调试工具（ROS Visualization）

一、调试ROS节点

（一）使用`roslaunch`和`rosrun`的调试选项

1. `rosrun`

rosrun命令用于运行单个节点。可以通过添加--ros-args和- - log-level选项来设置日志级别。例如：

rosrun my_package my_node --ros-args --log-level=debug

这会将节点的日志级别设置为调试模式，输出更详细的信息。

2. `roslaunch`

roslaunch命令用于启动多个节点和配置文件。可以通过在launch文件中设置<node>标签的output属性来控制日志输出。例如：

<node name="my_node" pkg="my_package" type="my_node" output="screen" />

这会将节点的输出直接显示在终端屏幕上。还可以使用--screen选项在命令行中查看节点输出：

roslaunch my_package my_launch.launch --screen

（二）使用`gdb`和`valgrind`

1. `gdb`

gdb是一个强大的调试工具，可以用于调试C++编写的ROS节点。可以通过rosrun或roslaunch的--prefix选项来启动gdb。例如：

rosrun --prefix "gdb --args" my_package my_node

这会启动gdb并加载节点程序，可以在gdb中设置断点、单步执行等。

2. `valgrind`

valgrind是一个内存检测工具，可以用于检测内存泄漏和内存错误。同样可以通过--prefix选项启动valgrind。例如：

rosrun --prefix "valgrind" my_package my_node

二、日志消息

（一）日志级别

ROS提供了多种日志级别，用于控制日志输出的详细程度：

DEBUG：最详细的信息，用于调试。
INFO：一般的信息，用于正常运行时的输出。
WARN：警告信息，表示可能的问题。
ERROR：错误信息，表示严重的问题。
FATAL：致命错误，通常会导致节点崩溃。

（二）日志输出

在C++中，可以使用ROS_*宏来输出日志信息。例如：

ROS_DEBUG("This is a debug message");
ROS_INFO("This is an info message: %d", value);
ROS_WARN("This is a warning message");
ROS_ERROR("This is an error message");
ROS_FATAL("This is a fatal error message");

在Python中，可以使用rospy.log*函数来输出日志信息。例如：

rospy.logdebug("This is a debug message")
rospy.loginfo("This is an info message: %d", value)
rospy.logwarn("This is a warning message")
rospy.logerr("This is an error message")
rospy.logfatal("This is a fatal error message")

三、检测系统状态

（一）使用`rosnode`命令

1. 查看节点列表

rosnode list命令可以列出当前运行的所有节点。例如：

rosnode list

2. 查看节点信息

rosnode info命令可以查看特定节点的详细信息，包括订阅和发布的话题、服务等。例如：

rosnode info /my_node

（二）使用`rostopic`命令

1. 查看话题列表

rostopic list命令可以列出当前所有的话题。例如：

rostopic list

2. 查看话题信息

rostopic info命令可以查看特定话题的详细信息，包括发布者和订阅者。例如：

rostopic info /my_topic

3. 查看话题消息

rostopic echo命令可以实时查看话题的消息内容。例如：

rostopic echo /my_topic

（三）使用`rosservice`命令

1. 查看服务列表

rosservice list命令可以列出当前所有可用的服务。例如：

rosservice list

2. 查看服务信息

rosservice info命令可以查看特定服务的详细信息，包括服务类型和提供者。例如：

rosservice info /my_service

四、设置动态参数

（一）使用`dynamic_reconfigure`库

1. 创建配置文件

在ROS包中创建一个cfg目录，用于存放配置文件。例如，创建一个MyConfig.cfg文件：

#! /usr/bin/env python
PACKAGE = "my_package"

from dynamic_reconfigure.parameter_generator_catkin import *

gen = ParameterGenerator()
gen.add("int_param", int_t, 0, "An integer parameter", 42, 0, 100)
gen.add("double_param", double_t, 0, "A double parameter", 1.0, 0.0, 10.0)
gen.add("str_param", str_t, 0, "A string parameter", "hello")
gen.add("bool_param", bool_t, 0, "A boolean parameter", True)

exit(gen.generate(PACKAGE, "my_package", "MyConfig"))

2. 生成配置文件

在CMakeLists.txt文件中添加以下内容：

generate_dynamic_reconfigure_options(
  cfg/MyConfig.cfg
  DEPENDENCIES other_package
)

运行catkin_make生成配置文件。

3. 在节点中使用动态参数

在C++节点中，可以使用dynamic_reconfigure::Server类来处理动态参数。例如：

#include <dynamic_reconfigure/server.h>
#include <my_package/MyConfig.h>

void callback(my_package::MyConfig &config, uint32_t level)
{
    ROS_INFO("Reconfigure Request: %d %f %s %s %d",
             config.int_param, config.double_param, config.str_param.c_str(),
             config.bool_param ? "True" : "False", config.size);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "my_node");
    dynamic_reconfigure::Server<my_package::MyConfig> server;
    dynamic_reconfigure::Server<my_package::MyConfig>::CallbackType f;
    f = boost::bind(&callback, _1, _2);
    server.setCallback(f);
    ros::spin();
    return 0;
}

在Python节点中，可以使用dynamic_reconfigure.server模块来处理动态参数。例如：

import rospy
from dynamic_reconfigure.server import Server
from my_package.cfg import MyConfig

def callback(config, level):
    rospy.loginfo("""Reconfigure Request: {int_param}, {double_param},\ 
          {str_param}, {bool_param}, {size}""".format(**config))
    return config

if __name__ == "__main__":
    rospy.init_node("my_node", anonymous=True)
    srv = Server(MyConfig, callback)
    rospy.spin()

五、`roswtf`

（一）概念

roswtf是一个用于检测ROS系统问题的工具。它可以检查节点、话题、服务等的配置和运行状态，帮助开发者发现潜在的问题。

（二）运行`roswtf`

在终端中输入以下命令：

roswtf

roswtf会检查当前运行的ROS系统，输出潜在的问题和建议。

六、可视化节点诊断

（一）使用`rqt`工具

1. 安装`rqt`

sudo apt-get install ros-noetic-rqt

2. 启动`rqt`

rqt

3. 常用插件

rqt_graph：显示ROS计算图，包括节点、话题、服务等的连接关系。
rqt_console：显示节点的日志信息。
rqt_plot：绘制标量数据图。
rqt_image_view：显示图像数据。
rqt_tf_tree：显示TF树结构。

七、绘制标量数据图

（一）使用`rqt_plot`

1. 启动`rqt_plot`

rqt_plot

2. 选择话题

在rqt_plot窗口中，选择要绘制的话题。例如，选择/my_topic/data，可以实时绘制该话题的标量数据。

（二）使用`plotjuggler`

1. 安装`plotjuggler`

sudo apt-get install ros-noetic-plotjuggler

2. 启动`plotjuggler`

plotjuggler

3. 选择话题

在plotjuggler窗口中，选择要绘制的话题，可以实时绘制该话题的标量数据，并支持多种图表类型和数据处理功能。

八、图像可视化

（一）使用`rqt_image_view`

1. 启动`rqt_image_view`

rqt_image_view

2. 选择话题

在rqt_image_view窗口中，选择要显示的图像话题。例如，选择/camera/image_raw，可以实时显示摄像头捕获的图像。

（二）使用`image_view`节点

1. 安装`image_view`

sudo apt-get install ros-noetic-image-view

2. 启动`image_view`节点

rosrun image_view image_view image:=/camera/image_raw

这会打开一个窗口，实时显示/camera/image_raw话题的图像数据。

九、3D可视化rviz

rviz是一个3D可视化工具，可以用于显示机器人模型、传感器数据、路径规划等。

1. 安装`rviz`

sudo apt-get install ros-noetic-rviz

2. 启动`rviz`

rviz

3. 配置显示

在rviz窗口中，可以添加多种显示类型，如PointCloud、LaserScan、RobotModel等。通过配置这些显示类型，可以实时查看3D数据。

十、保存与回放数据---rosbag工具

1. 录制数据

rosbag record /my_topic /another_topic

这会将指定话题的数据录制到一个.bag文件中。

2. 回放数据

rosbag play my_bag.bag

这会将录制的数据重新发布到ROS系统中，可以用于测试和调试。

十一、插件

（一）概念

ROS支持多种插件，用于扩展功能。插件可以是节点、库、工具等，可以通过安装和配置来使用。

（二）常用插件

1. `rqt`插件

rqt提供了多种插件，如rqt_graph、rqt_console、rqt_plot等，可以通过rqt的插件管理器安装和配置。

2. `rviz`插件

rviz支持多种插件，如rviz_plugin_tutorials，可以通过安装和配置来扩展rviz的功能。

3. `rosbag`插件

rosbag支持多种插件，如rosbag_filter，可以通过安装和配置来过滤和处理录制的数据。

视频讲解

BiliBili： 视睿网络-哔哩哔哩视频 (bilibili.com)

可视化和调试工具（ROS Visualization）

一、调试ROS节点

（一）使用roslaunch和rosrun的调试选项

1. rosrun

2. roslaunch

（二）使用gdb和valgrind

1. gdb

2. valgrind

二、日志消息

（一）日志级别

（二）日志输出

三、检测系统状态

（一）使用rosnode命令

1. 查看节点列表

2. 查看节点信息

（二）使用rostopic命令

1. 查看话题列表

2. 查看话题信息

3. 查看话题消息

（三）使用rosservice命令

1. 查看服务列表

2. 查看服务信息

四、设置动态参数

（一）使用dynamic_reconfigure库

1. 创建配置文件

2. 生成配置文件

3. 在节点中使用动态参数

五、roswtf

（一）概念

（二）运行roswtf

六、可视化节点诊断

（一）使用rqt工具

1. 安装rqt

2. 启动rqt

3. 常用插件

七、绘制标量数据图

（一）使用rqt_plot

1. 启动rqt_plot

2. 选择话题

（二）使用plotjuggler

1. 安装plotjuggler

2. 启动plotjuggler

3. 选择话题

八、图像可视化

（一）使用rqt_image_view

1. 启动rqt_image_view

2. 选择话题

（二）使用image_view节点

1. 安装image_view

2. 启动image_view节点

九、3D可视化rviz

1. 安装rviz

2. 启动rviz

3. 配置显示

十、保存与回放数据---rosbag工具

1. 录制数据

2. 回放数据

十一、插件

（一）概念

（二）常用插件

1. rqt插件

2. rviz插件

3. rosbag插件

视频讲解

（一）使用`roslaunch`和`rosrun`的调试选项

1. `rosrun`

2. `roslaunch`

（二）使用`gdb`和`valgrind`

1. `gdb`

2. `valgrind`

（一）使用`rosnode`命令

（二）使用`rostopic`命令

（三）使用`rosservice`命令

（一）使用`dynamic_reconfigure`库

五、`roswtf`

（二）运行`roswtf`

（一）使用`rqt`工具

1. 安装`rqt`

2. 启动`rqt`

（一）使用`rqt_plot`

1. 启动`rqt_plot`

（二）使用`plotjuggler`

1. 安装`plotjuggler`

2. 启动`plotjuggler`

（一）使用`rqt_image_view`

1. 启动`rqt_image_view`

（二）使用`image_view`节点

1. 安装`image_view`

2. 启动`image_view`节点

1. 安装`rviz`

2. 启动`rviz`

1. `rqt`插件

2. `rviz`插件

3. `rosbag`插件