本文主要介绍机器人程序设计入门的安装和配置，并通过简洁的示例演示基于Arduino和ROS构建的机器人物联网系统雏形。Arduino和ROS都支持使用C++进行程序设计。

ROS+Arduino

安装

推荐使用安装环境为windows10，当然也支持MacOS和Linux，为保证通用性，以Windows环境为默认配置。

UNO

1.1 下载Arduino并安装

目前最新版本为arduino-1.8.10-windows，双击下载的安装包（管理员权限）。

同意协议

全选组件

安装目录

如果需要更改，在此步骤进行修改，然后点击安装：

等待安装结束

点击关闭，安装完成

双击桌面Arduino图标，就可以打开IDE进行程序设计了。

Arduino IDE

1.2 安装ROS

机器人操作系统ROS，可以被理解为一个特定的应用于机器人领域的物联网（IoT）系统，很多知识点和技能相似相通，学习并掌握这个工具非常重要。ROS接口丰富，并可与OpenCV，OpenAI等多种第三方开源工具结合，开发出新奇实用的各类机器人。

Windows的ROS1&2需要64位Windows 10桌面版或Windows 10 IoT物联网企业版。

在继续操作之前，请清理并备份c:\opt下的所有现有数据。
c:\opt是指定的安装位置。当前未启用重定位。不支持安装在其他位置！！！
请确保C:\ 驱动器上有10 GB的可用空间用于安装和开发。
安装Visual Studio 2019
安装软件包管理器
安装Git：choco upgrade git -y
安装ROS 1 Melodic或ROS 2 Dashing，这里以ROS 1为例。

choco source add -n=ros-win -s="https://roswin.azurewebsites.net/api/v2" --priority=1
choco upgrade ros-melodic-desktop_full -y --execution-timeout=0

创建ROS启动快捷方式：

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

更新ROS：

choco upgrade ros-melodic-desktop_full -y --execution-timeout=0

测试

2.1 Arduino程序

void setup() {// initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}// the loop function runs over and over again forever
void loop() {digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)delay(1000);                       // wait for a seconddigitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOWdelay(1000);                       // wait for a second
}

如上所示，是Arduino闪烁13号引脚LED灯程序

Uno

编译并上传到Arduino：

LED13灯闪烁

一切正常！

2.2 ROS

启动roscore，然后启动turtlesim。

rosrun

turtlesim

一切正常！

示例

Arduino的A0/A1引脚分别接滑动变阻器和光敏电阻。使用如下程序，将数值发送到电脑端：

打开Arduino IDE，选择工具->管理库……

rosserial库

然后，打开文件->示例->第三方库示例->Rosserial Arduino Library->ADC：

/* * rosserial ADC Example* * This is a poor man's Oscilloscope.  It does not have the sampling * rate or accuracy of a commerical scope, but it is great to get* an analog value into ROS in a pinch.*/#if (ARDUINO >= 100)#include <Arduino.h>
#else#include <WProgram.h>
#endif
#include <ros.h>
#include <rosserial_arduino/Adc.h>ros::NodeHandle nh;rosserial_arduino::Adc adc_msg;
ros::Publisher p("adc", &adc_msg);void setup()
{ pinMode(13, OUTPUT);nh.initNode();nh.advertise(p);
}//We average the analog reading to elminate some of the noise
int averageAnalog(int pin){int v=0;for(int i=0; i<4; i++) v+= analogRead(pin);return v/4;
}long adc_timer;void loop()
{adc_msg.adc0 = averageAnalog(0);adc_msg.adc1 = averageAnalog(1);adc_msg.adc2 = averageAnalog(2);adc_msg.adc3 = averageAnalog(3);adc_msg.adc4 = averageAnalog(4);adc_msg.adc5 = averageAnalog(5);p.publish(&adc_msg);nh.spinOnce();
}

这段代码的作用是将Arduino全部AD口数据以ROS消息的格式发送到电脑端，编译上传。

这里，已经知道Arduino下载程序端口为COM3，开启roscore后，启动如下命令：

rosrun rosserial_python serial_node.py COM3

开启rosserial_python使用COM3口

使用rostopic list，查看一下：

/adc

将主题/adc数值显示出来：

模拟量数据

使用rqt_plot：

传感器数据的曲线

总结

本文实现在windows10系统下，进行Arduino和ROS编程的安装和配置，并将示例C++程序进行演示，将单片机传感器数据发送到电脑端并用绘图工具制作出数值曲线，更多细节与详细内容，将在后续内容中，逐步介绍。

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机器人程序设计入门（C++/Arduino/ROS）（转载2020版）

安装

1.1 下载Arduino并安装

1.2 安装ROS

测试

2.1 Arduino程序

2.2 ROS

示例

总结

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