ROS Windows 人机交互软件开发探索与总结一（开发环境搭建及ROS Win10 Qt功能包的编译运行）

前言

在ROS librviz 人机交互软件开发系列教程中我们实现了Ubuntu端的界面开发。但是很多小伙伴问到能不能在Windows上进行开发，当时回复是不能，主要就是库的依赖问题难解决。但是我想了想ROS是有windows版本的，并且也能运行rviz之类的，既然rviz都可以在windows上运行，就说明是有库可以支持的。于是本人又进行了一番探索与总结. 本篇教程主要是介绍ROS Windows开发环境的搭建，ROS Windows基本的使用。以及在Windows中编译ROS Qt功能包。

实现效果

1. Windows运行rviz

2. ROS Windows QT 功能包编译并运行

3. ROS Windows Qt 功能包release版本

此release版本是本人将动态库进行打包，可以在未安装ROS的win10上直接运行（仅在一台电脑测试，可能会缺少其他动态库），下载后双击压缩包内的ros_qt_demo.exe即可运行。 经测试可运行在未安装ROS的Win10上并连接Ubuntu的Master主节点，并发布Chatter话题：
左：Ubuntu 右：win10 release地址：github

目录

一，安装windows版本的ROS 1，安装Visual Studio 2，安装ROS 3，创建ROS快捷终端 4，测试安装 二，ROS Windows使用 1,初始化ROS工作空间 2,创建ROS功能包 3,编译ROS功能包 4，添加ROS工作空间到环境变量 5，安装ROS软件包 三，ROS Qt功能包模板的编译与使用

一，安装windows版本的ROS

参考资料：ROS wiki 目标Windows ROS 支持kinetic，melodic，noetic，这里主要演示melodic版本的，其他版本大同小异，可参考wiki教程，确保c盘有10g以上的安装空间。 安装时对网络环境要求比较高，这就需要小伙伴们自己去寻找一个稳定的网络环境

1，安装Visual Studio

需要利用vs编译ROS代码，所以需要安装Visual Studio 2019 ==这里注意要使用vs2019，ROS wiki给的教程是使用2019，由于我安装的是vs2015导致后面安装出现了一些问题== 注意安装以下组件：

• “使用c++的桌面开发”。
• “通用Windows平台开发”。 这里安装过程约1-2小时，请耐心等待

2，安装ROS

• 在“开始”菜单中，找到“ VS 2019 x64本机工具命令提示符”项。
• 右键单击，选择“更多”，然后选择“以管理员身份运行”

• 复制以下命令行：

  @"%SystemRoot%\System32\WindowsPowerShell\v1.0\powershell.exe" -NoProfile -InputFormat None -ExecutionPolicy Bypass -Command "iex ((New-Object System.Net.WebClient).DownloadString('https://chocolatey.org/install.ps1'))" && SET "PATH=%PATH%;%ALLUSERSPROFILE%\chocolatey\bin"
  

  将其粘贴到命令窗口中,批准任何提示，完成后，关闭命令提示符以完成安装。

• 安装Git： 如上所述，重新打开Visual Studio命令窗口。 即使您已将其安装为应用程序，也请使用此处的命令安装Git。

    choco upgrade git -y
  

• 确认git是否安装成功 git --version
• 安装ROS
  • 执行如下命令行，安装ROS

    mkdir c:\opt\chocolatey
    set ChocolateyInstall=c:\opt\chocolatey
    choco source add -n=ros-win -s="https://aka.ms/ros/public" --priority=1
    choco upgrade ros-melodic-desktop_full -y --execution-timeout=0
    

    但是我执行最后一步遇到了错误（Vcpkg is not installed）： 我这里是因为使用的不是vs2019版本（2015），所以解决方法是只能去安装vs2019才能正常的去编译。 这里我已经正常安装： 由于网络原因可能安装缓慢或者异常失败，这里建议使用稳定的网络环境，错误后并多次尝试

    3，创建ROS快捷终端

    为避免每次打开终端都需要加载ROS环境变量，这里我们可以为ROS创建一个终端

• 右键单击Windows资源管理器文件夹，选择“新建”>“快捷方式”
• 在路径选项中粘贴以下，注意Visual Studio2019 VsDevCmd.bat的路径和ROS版本需要根据自己实际路径进行更改：

    C:\Windows\System32\cmd.exe /k "D:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2019\Community\Common7\Tools\VsDevCmd.bat" -arch=amd64 -host_arch=amd64&& set ChocolateyInstall=c:\opt\chocolatey&& c:\opt\ros\melodic\x64\setup.bat
  

• 将快捷方式命名为“ ROS”
• 将该快捷方式设置为管理员
  • 右键单击快捷方式，然后选择“属性”。
  • 选择快捷方式选项卡（如果尚未选择）。
  • 按下[高级]按钮
  • 选中用管理员身份运行，并确认
    

    4，测试安装

• 双击打开刚刚创建的ROS终端，运行roscore，并允许访问： rocore
• 再次打开新的终端运行rviz: rosrun rviz rviz 并且其他命令经测试都是完美支持的:

  rostopic list 
  rostopic echo
  

  到这里ROS Windows安装已经完成

  二，ROS Windows使用

  1,初始化ROS工作空间

  这里我在E盘创建工作空间catkin_ws/src 使用e:命令跳转到e盘 进入src目录并初始化工作空间 cd catkin_ws\src catkin_init_workspace

  2,创建ROS功能包

  依旧在src目录下使用catkin_create_pkg进行创建，后跟依赖 catkin_create_pkg ros_test roscpp rviz

  3,编译ROS功能包

  使用catkin_make命令在catkin_ws目录下进行编译：

  4，添加ROS工作空间到环境变量

  此时如果使用rosrun 运行我们创建的ros_test功能包是找不到的，因为没有添加到环境变量中： 还记得安装ROS时配置的那个终端的快捷方式的终端吗， 我们在哪里添加了c:\opt\melodic\setup.bat的环境变量,所以我猜测在那里添加我们自己的工作空间的setup.bat应该是可以的：

  C:\Windows\System32\cmd.exe /k "D:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2019\Community\Common7\Tools\VsDevCmd.bat" -arch=amd64 -host_arch=amd64&& set ChocolateyInstall=c:\opt\chocolatey&& c:\opt\ros\melodic\x64\setup.bat&&E:\catkin_ws\devel\setup.bat
  

  在最后使用添加E:\catkin_ws\devel\setup.bat，注意使用&&隔开 此时再重新打开终端，运行我们的功能包，就提示可以找到包了： 这里提示的是找不到executable是因为我们还没有创建ros_test功能，但是不再提示找不到ros_test功能包，证明我们已经成功将工作空间添加到环境变量中

  5，安装ROS软件包

  1. 二进制安装

  确定是否存在ROS软件包的二进制发行版。 使用ROS Wiki ，找到二进制发行版名称，然后尝试使用进行安装Chocolatey。 如果成功，那就万事俱备了！ choco install ros-melodic-<package_name>

  2. 源码编译安装

  如果二进制安装失败就只能使用源码编译安装了

  三，ROS Qt功能包模板的编译与使用

  1. 编译安装依赖

  这里本人主要就是进行ROS Qt可视化程序开发，在前面一系列Ubuntu ROS Qt开发教程中提到如果想要创建Qt Pkg需要使用catkin_create_qt_pkg进行创建功能包，这个命令会创建一个qt的模板功能包，但是想要使用这个命令需要安装qt_create和qt_build: 这里使用Choco命令进行二进制安装： choco install ros-melodic-qt-create 显然这个包目前不存在Windows二进制版本：

  2. 直接编译功能包

  因此我们可以直接使用Ubuntu创建的Qt Pkg模板进行开发，拿过来是可以直接进行编译，不做任何更改。或者可以使用我这个ros_qt_demo

  2.1 下载功能包

  下载此包或者克隆本包到自己的工作空间src目录下 如果需要更改功能包的名称:

  • 使用文本编辑器的查找与替换功能替换cmakelist.txt与package.xml中的ros_qt_demo为自己想要的名称
  • 更改include目录下的文件夹名称为自己的功能包名称
  • 更改src目录下三个cpp文件的的包含目录
    

    2.2 编译

    回到功能包根目录，直接执行catkin_make 可以发现ROS下的功能包不用任何更改即可编译成功：

    2.3 运行

• 首先打开个终端运行roscore，再运行当前功能包： rosrun ros_qt_demo ros_qt_demo
• 同意权限，运行成功：
• 可以发现和Ubuntu下的基本相同，测试下功能是否正常 由于我们在本机运行roscore，所以rosmaster和ros ip都填本地回环地址（127.0.0.1），点击连接：
• 同意权限，连接成功并发布话题：
• 使用rostopic echo chatter查看话题是否发布：

成功发布！

2.4 打包发布

并且此功能包本人进行动态打包发布，经测试可运行在未安装ROS的Win10上并连接Ubuntu的Master主节点，并发布Chatter话题：
左：Ubuntu 右：win10 release地址：github 到这里ROS Windows开发环境搭建已经完成，在接下来继续探索windows librviz开发