ROS 工作空间及功能包

ROS工作空间（workspace）是一个存放工程开发相关文件的文件夹。

1. 什么是ROS的工作空间

使用ROS实现机器人开发的主要手段是写代码，这些代码文件存放的空间就是工作空间。

工作空间（workspace）是一个用于存放工程开发相关文件的文件夹。目前，ROS默认使用的是Catkin编译系统（在CMake的基础上拓展得到的，将 cmake 与 make 指令做了一个封装从而完成整个编译过程）。在Catkin编译系统下，一个典型的工作空间一般包含四个目录空间：src、devel、build、install，结构如下

工作空间结构

Fuerte版本之后的ROS默认使用的是Catkin编译系统，一个典型Catkin编译系统下的工作空间结构如图所示。

典型的工作空间中一般包括以下四个目录空间。

1）src：代码空间（Source Space），开发过程中最常用的文件夹，用来存储所有ROS功能包的源码文件。

2）build：编译空间（Build Space），用来存储工作空间编译过程中产生的缓存信息和中间文件。

3）devel：开发空间（Development Space），用来放置编译生成的可执行文件。

4）install：安装空间（Install Space），编译成功后，可以使用make install命令将可执行文
件安装到该空间中，运行该空间中的环境变量脚本，即可在终端中运行这些可执行文件。安装
空间并不是必需的，很多工作空间中可能并没有该文件夹。

创建工作空间

创建工作空间的命令比较简单，首先使用系统命令创建工作空间目录，然后运行ROS的工作空间初始化命令即可完成创建过程：

$ mkdir -p ~/catkin_ws/src
$ cd ~/catkin_ws/src
$ catkin_init_workspace
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创建完成后，可以在工作空间的根目录下使用catkin_make命令编译整个工作空间：

$ cd ~/catkin_ws/
$ catkin_make
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编译过程中，在工作空间的根目录里会自动产生build和devel两个文件夹及其中的文件。

编译完成后，在devel文件夹中已经产生几个setup.*sh形式的环境变量设置脚本。

使用source命令运行这些脚本文件，则工作空间中的环境变量可以生效。

$ source devel/setup.bash
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为了确保环境变量已经生效，可以使用如下命令进行检查：

$ echo $ROS_PACKAGE_PATH
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如果打印的路径中已经包含当前工作空间的路径，则说明环境变量设置成功,如下图所示：

在终端中使用source命令设置的环境变量只能在当前终端中生效，如果希望环境变量在所有终端中有效，则需要在终端的配置文件中加入环境变量的设置：

echo"source/WORKSPACE/devel/setup.bash">>~/.bashrc
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，请使用工作空间路径代替WORKSPACE。

2. 什么是ROS的功能包

功能包(package)是ROS中的基本单元，包含ROS节点、库、配置文件等。

一个功能包的典型文件结构如下：

config：功能包的配置文件，用户创建。
include：需要用到的头文件。
scripts：可以直接运行的Python脚本。
src：需要编译的C++代码。
launch：所有启动文件。
msg：自定义的消息类型。
srv：自定义的服务类型。
action：自定义的动作指令。
CMakeLists.txt：Catkin编译器编译功能包的规则。
package.xml： 功能包清单
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，可得到该package的名称、版本号、信息描述、作者信息和许可信息等。更重要的， ... 标签定义了代码编译所依赖的其它功能包， ... 标签定义了可执行程序运行时所依赖的其它功能包。

上面的这些文件夹并不是每一个都要有，根据需要创建即可，比如不需要运行python文件，就不用scripts文件夹。此外，也可以自定义其他的文件夹。

ROS针对功能包的常用命令如下：

catkin_create_pkg			# 创建功能包
catkin_make			# 编译工作空间中的功能包
rospack				# 获取功能包的信息
rosdep				# 自动安装功能包依赖的其它包
roscd 				# 功能包目录跳转
roscp				# 拷贝功能包中的文件
rosed				# 编辑功能包中的文件
rosrun				# 运行功能包中的可执行文件
roslaunch			# 运行启动文件
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创建功能包

ROS中功能包的形式如下：

my_package/
 CMakeLists.txt
 package.xml
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package.xml文件提供了功能包的元信息，也就是描述功能包属性的信息。
CMakeLists.txt文件记录了功能包的编译规则。

ROS不允许在某个功能包中嵌套其他功能包，多个功能包必须平行放置在代码空间中。

ROS提供直接创建功能包的命令catkin_create_pkg，该命令的使用方法如下：

catkin_create_pkg <package_name> [depend1] [depend2] [depend3]
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在运行catkin_create_pkg命令时，用户需要输入功能包的名称（package_name）和所依赖的其 他 功 能 包 名 称 （depend1、 depend2、 depend3）。

例 如， 我 们 需 要 创 建 一 个learning_communication功能包，该功能包依赖于std_msgs、roscpp、rospy等功能包。

首先进入代码空间，使用catkin_create_pkg命令创建功能包：

cd ~/catkin_ws/src
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catkin_create_pkg learning_communication std_msgs rospy roscpp
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创建完成后，代码空间src中会生成一个learning_communication功能包，其中已经包含
package.xml和CMakeLists.txt文件。

然后回到工作空间的根目录下进行编译，并且设置环境变量：

cd ~/catkin_ws
catkin_make
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
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以上便是创建一个功能包的基本流程。 在同一个工作空间下，不允许存在同名功能包，否则在编译时会报错。

那么是不是同名功能包就一定不能在ROS中存在？
如果我们想要覆盖或重写系统已有的功能包，又该怎样做？