ROS Windows 人機互動軟體開發探索與總結

本篇教程主要是介紹ROS Windows開發環境的搭建，ROS Windows基本的使用。以及在Windows中編譯ROS Qt功能包。

ROS librviz 人機互動軟體開發系列教程中我們實現了Ubuntu端的界面開發。但是很多小夥伴問到能不能在Windows上進行開發，當時回復是不能，主要就是庫的依賴問題難解決。

但是我想了想ROS是有windows版本的，並且也能運行rviz之類的，既然rviz都可以在windows上運行，就說明是有庫可以支持的。於是本人又進行了一番探索與總結~

ROS Windows Qt 功能包release版本

此release版本是本人將動態庫進行打包，可以在未安裝ROS的win10上直接運行（僅在一臺電腦測試，可能會缺少其他動態庫），下載後雙擊壓縮包內的ros_qt_demo.exe即可運行。

經測試可運行在未安裝ROS的Win10上並連接Ubuntu的Master主節點，並發布Chatter話題：

左：Ubuntu 右：win10
release地址：

https://github.com/chengyangkj/ros_qt_demo/releases/tag/v1.0

一，安裝windows版本的ROS
1，安裝Visual Studio
2，安裝ROS
3，創建ROS快捷終端
4，測試安裝
二，ROS Windows使用
1,初始化ROS工作空間
2,創建ROS功能包
3,編譯ROS功能包
4，添加ROS工作空間到環境變量
5，安裝ROS軟體包
三，ROS Qt功能包模板的編譯與使用

參考資料：ROS wiki
目標Windows ROS 支持kinetic，melodic，noetic，這裡主要演示melodic版本的，其他版本大同小異，可參考wiki教程，確保c盤有10g以上的安裝空間。

安裝時對網絡環境要求比較高，這就需要小夥伴們自己去尋找一個穩定的網絡環境

1，安裝Visual Studio

需要利用vs編譯ROS代碼，所以需要安裝Visual Studio 2019

這裡注意要使用vs2019，ROS wiki給的教程是使用2019，由於我安裝的是vs2015導致後面安裝出現了一些問題==

注意安裝以下組件：

「使用c++的桌面開發」。

「通用Windows平臺開發」。

這裡安裝過程約1-2小時，請耐心等待

2，安裝ROS

@"%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"
將其粘貼到命令窗口中,批准任何提示，完成後，關閉命令提示符以完成安裝。
    執行如下命令行，安裝ROS 
mkdir c:\opt\chocolateyset ChocolateyInstall=c:\opt\chocolateychoco source add -n=ros-win -s="https://aka.ms/ros/public" --priority=1choco upgrade ros-melodic-desktop_full -y --execution-timeout=0
但是我執行最後一步遇到了錯誤（Vcpkg is not installed）：
我這裡是因為使用的不是vs2019版本（2015），所以解決方法是只能去安裝vs2019才能正常的去編譯。
這裡我已經正常安裝：
由於網絡原因可能安裝緩慢或者異常失敗，這裡建議使用穩定的網絡環境，錯誤後並多次嘗試。
3，創建ROS快捷終端
為避免每次打開終端都需要加載ROS環境變量，這裡我們可以為ROS創建一個終端
右鍵單擊Windows資源管理器文件夾，選擇「新建」>「快捷方式」
在路徑選項中粘貼以下，注意Visual Studio2019 VsDevCmd.bat的路徑和ROS版本需要根據自己實際路徑進行更改：
  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
將快捷方式命名為「 ROS」
將該快捷方式設置為管理員
右鍵單擊快捷方式，然後選擇「屬性」。
選擇快捷方式選項卡（如果尚未選擇）。
按下[高級]按鈕
選中用管理員身份運行，並確認
4，測試安裝
雙擊打開剛剛創建的ROS終端，運行roscore，並允許訪問：
rocore
再次打開新的終端運行rviz:
rosrun rviz rviz
並且其他命令經測試都是完美支持的：
rostopic list rostopic echo
到這裡ROS Windows安裝已經完成。

1，初始化ROS工作空間
這裡我在E盤創建工作空間catkin_ws/src
使用e:命令跳轉到e盤
進入src目錄並初始化工作空間
cd catkin_ws\src
catkin_init_workspace
2，創建ROS功能包
依舊在src目錄下使用catkin_create_pkg進行創建，後跟依賴
catkin_create_pkg ros_test roscpp rviz
3，編譯ROS功能包
使用catkin_make命令在catkin_ws目錄下進行編譯：
4，添加ROS工作空間到環境變量
此時如果使用rosrun 運行我們創建的ros_test功能包是找不到的，因為沒有添加到環境變量中：
還記得安裝ROS時配置的那個終端的快捷方式的終端嗎?

我們在哪裡添加了c:\opt\melodic\setup.bat的環境變量,所以我猜測在那裡添加我們自己的工作空間的setup.bat應該是可以的：
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
在最後使用添加E:\catkin_ws\devel\setup.bat，注意使用&&隔開。
此時再重新打開終端，運行我們的功能包，就提示可以找到包了：
這裡提示的是找不到executable是因為我們還沒有創建ros_test功能，但是不再提示找不到ros_test功能包，證明我們已經成功將工作空間添加到環境變量中。
5，安裝ROS軟體包
確定是否存在ROS軟體包的二進位發行版。
使用ROS Wiki ，找到二進位發行版名稱，然後嘗試使用進行安裝Chocolatey。
如果成功，那就萬事俱備了！
choco install ros-melodic-<package_name>

如果二進位安裝失敗就只能使用源碼編譯安裝了
1，編譯安裝依賴
這裡本人主要就是進行ROS Qt可視化程序開發，在前面一系列Ubuntu ROS Qt開發教程中提到如果想要創建Qt Pkg需要使用catkin_create_qt_pkg進行創建功能包，這個命令會創建一個qt的模板功能包，但是想要使用這個命令需要安裝qt_create和qt_build:

這裡使用Choco命令進行二進位安裝：
choco install ros-melodic-qt-create

顯然這個包目前不存在Windows二進位版本：
2，直接編譯功能包
因此我們可以直接使用Ubuntu創建的Qt Pkg模板進行開發，拿過來是可以直接進行編譯，不做任何更改。或者可以使用我這個ros_qt_demo

2.1 下載功能包
下載此包或者克隆本包到自己的工作空間src目錄下
如果需要更改功能包的名稱:
2.2 編譯
回到功能包根目錄，直接執行catkin_make
可以發現ROS下的功能包不用任何更改即可編譯成功：
2.3 運行
成功發布！
2.4 打包發布
並且此功能包本人進行動態打包發布，經測試可運行在未安裝ROS的Win10上並連接Ubuntu的Master主節點，並發布Chatter話題：
左：Ubuntu 右：win10
release地址：https://github.com/chengyangkj/ros_qt_demo/releases/tag/v1.0
到這裡ROS Windows開發環境搭建已經完成，在接下來繼續探索windows librviz開發~
關於開發ROS人機互動軟體，古月學院已上線相關課程專題供大家學習：
《ROS Qt環境的搭建及基礎知識介紹 · 蔣程揚》
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