本节内容较多，
请根据左侧目录针对性阅读。

一、准备工作

这一章我们先用gazebo仿真做，不使用真小车，使用的是Waffle模型。

需要下载的库gazebo-ros、turtlebot3_simulations。

如果下载过程中显示虚拟机又连不上网了，暂时切换成NAT模式。以后远程连真小车的时候再改回桥接。注意IP地址的变化。

新建工作空间

# 新建工作空间并初始化
mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/src
catkin_init_workspace
cd ~/catkin_ws/
catkin_make
# 添加环境变量
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
source ~/.bashrc

功能包程序下载

cd ~/catkin_ws/src/ # 进自己的工作空间的源文件目录
# git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_simulations.git
git clone https://gitee.com/zthcool/turtlebot3_simulations
# git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/hls_lfcd_lds_driver
git clone https://gitee.com/hhdang/hls_lfcd_lds_driver
# git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3.git
git clone https://gitee.com/zthcool/turtlebot3
# git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_msgs
git clone https://gitee.com/mieximiemie/turtlebot3_msgs
cd ~/catkin_ws && catkin_make

Gazebo下载安装（如果运行提示缺包漏包也重装一下）

注意版本替换(noetic->自己的版本)。

-y参数是默认yes，以免询问“是否继续下载……”

1 2	sudo apt-get install ros-noetic-gazebo-ros-pkgs ros-noetic-gazebo-ros-control -y sudo apt-get install ros-noetic-turtlebot3-gazebo -y

测试Gazebo是否安装成功

运行：

1	roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch

成功时显示：

二、测试功能包是否安装成功

1. 测试(如有异常请看2.Gazebo运行异常)

# 启动终端A
roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch
# 另起终端B
roslaunch turtlebot3_teleop turtlebot3_teleop_key.launch
# 上一条注：键盘控制小车。若gazebo中小车有移动，则说明控制程序正确
# 续注：验证完毕后，结束键盘控制进程(Ctrl+C)
# 在终端B中
roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_simulation.launch 
# 上一条注：启动仿真模拟。若gazebo中小车自主移动，则说明模拟程序正确
# 续注：若gazebo卡住并在A中显示process has died，重复尝试两次。若仍然失败，考虑gazebo运行异常
# 在终端C中
rostopic list
# 上一条注：将会看到/camera/rgb/camera_info和/camera/rgb/image_raw
# 续注：若没有，则检测.bashrc文件中，模型是否为waffle
# 在终端C中
roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_gazebo_rviz.launch 
# 上一条注：打开左侧Camera，等待良久后，能看到图二
# 续注：验证完毕后，结束终端B、C的进程(Ctrl+C)

图二

Gazebo运行异常时

gazebo 启动异常以及解决

问题1：RLException: Invalid tag: environment variable ‘TURTLEBOT3_MODEL’ is not set.

在.bashrc中添加一行配置：

1	export TURTLEBOT3_MODEL=waffle

意思是选择仿真的模型，为waffle。

问题2：gazebo黑屏

检查~/.gazebo下的models是否安装完成，如果没有安装完成，运行下面的代码。

# 预加载Gazebo模型以免过慢。
cd ~/.gazebo/
# 第一种方案（官网下载，速度较慢）：
mkdir -p models
cd ~/.gazebo/models/
wget http://file.ncnynl.com/ros/gazebo_models.txt
wget -i gazebo_models.txt
ls model.tar.g* | xargs -n1 tar xzvf
# 第二种方案(下载现成的models)：
git clone https://gitee.com/yltzdhbc/gazebo_models
mv gazebo_models models #将下载的文件夹改名为models

问题3：VMware: vmw_ioctl_command error Invalid argument(无效的参数)

解决:

1 2	echo "export SVGA_VGPU10=0" >> ~/.bashrc source ~/.bashrc

问题4：[Err] [REST.cc:205] Error in REST request

解决:

1
2
3

sudo gedit ~/.ignition/fuel/config.yaml
# 将url : https://api.ignitionfuel.org使用 # 注释掉
# 再添加url: https://api.ignitionrobotics.org

问题5：启动时抛出异常:`[gazebo-2] process has died [pid xxx, exit code 255, cmd.....`

解决:

1
2
3

killall gzserver
killall gzclient
# 等待一会儿或者重启也行，这个问题仅仅是因为你上一个gazebo没关彻底，残留了点东西，导致新的打不开。

如果还有其他问题再做以下的事情:

参考ROS中使用Gazebo的两个天坑。

除了Ubuntu20.04，尽量不要第一时间尝试更新，可能会越解决越糟糕！

# 添加源
sudo sh -c 'echo "deb http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list'
wget https://packages.osrfoundation.org/gazebo.key -O - | sudo apt-key add -
# 安装或更新
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo apt-get install gazebo11
# Ubuntu16.04对应gazebo7，Ubuntu18.04对应gazebo9，下同
sudo apt-get install libgazebo11-dev

三、导入程序并理解作用

直接git clone(也可以手动复制导入)

cd ~/catkin_ws/src
git clone https://gitee.com/shandianchengzi/learning_topic.git # 克隆我已经测试过的程序
cd ~/catkin_ws/ && catkin_make
chmod +x ~/catkin_ws/src/learning_topic/scripts/*.py # 将所有的python程序设置为允许执行的文件

理解程序

在你自己的功能包的src下面（比如我的功能包叫catkin_ws/src/learning_topic）

1
2
3

~/catkin_ws/src/learning_topic/scripts/ # 用于存放python脚本
~/catkin_ws/src/learning_topic/launch/ # 用于存放启动程序(.launch文件)
~/catkin_ws/src/learning_topic/worlds/ # 用于存放gazebo仿真模拟的地图模型(.worlds文件)

01follower.py

源代码

~/catkin_ws/src/learning_topic/scripts/目录下。

#!/usr/bin/env python3
# 若使用的是python2，将第一行改成python2
# 若使用的是python，将第一行改成python
# 之后的程序同理
import rospy
from sensor_msgs.msg import Image # 从传感器图片的库中导入Image数据类型

def image_callback(msg):
    pass

rospy.init_node('follower') # 建立结点follower
image_sub = rospy.Subscriber('camera/rgb/image_raw', Image, image_callback)
# 以上括号内分别是 接受的topic名称, 数据类型, 触发的回调函数
rospy.spin()

运行方式

1 2	chmod +x 01follower.py rosrun learning_topic 01follower.py

运行结果

结果是生成了一个名叫’follower’的结点，它订阅了’camera/rgb/image_raw’话题。

可用下列指令检验：

1
2
3

rosnode list # 检查是否出现/follower结点
rosnode info /follower # 如果出现了/follower结点，用这个指令查看/follower结点的详细信息
rostopic hz /camera/rgb/image_raw # 不出意外的话，/follower结点订阅的话题是/camera/rgb/image_raw。用这个指令查看话题发布的情况。

检验结果应如下图所示：

02follower_opencv.py

源代码

~/catkin_ws/src/learning_topic/scripts/目录下。

#!/usr/bin/env python3
import rospy
from sensor_msgs.msg import Image
import cv2, cv_bridge # 导入opencv模块和协议模块

def image_callback(msg):
    image = bridge.imgmsg_to_cv2(msg,desired_encoding="bgr8")
    # 将ros_image通过蓝绿红8位色空间转换为OpenCV图像，结果返回给image，类参数bridge转换函数
    if(image.all() == None):
        print("Can't get your image, please check your code!")
    else :
        # print(image.size, image.shape) # 输出图像大小以及形状
        cv2.namedWindow("showImage",cv2.WINDOW_NORMAL) # 建立名为showImage的窗口 窗口类为 cv2内置的NORMAL窗口
        cv2.imshow("showImage",image[:,:,0]) # 在showImage中显示二维图像
        cv2.waitKey(3) # waitkey()延时显示图像，在imshow之后，没有waitkey（）函数图像将无法显示

rospy.init_node('follower',anonymous = True) # anonymous 同步选项 每公布一条消息就接受一个消息
bridge = cv_bridge.CvBridge() # 创建CvBridge对象
image_sub=rospy.Subscriber('/camera/rgb/image_raw',Image,image_callback)
# 以上括号内分别是 接受的topic名称, 数据类型, 触发的回调函数
rospy.spin()

运行结果

能看到一个名字叫做showImage的窗口（不是下图的窗口名）。

名为course的model

~/catkin_ws/src/learning_topic/models/目录下。

这个model可以在turtlebot3_simulations库中找到。

具体位置是turtlebot3_simulations/turtlebot3_gazebo/models/turtlebot3_autorace/course。

拷贝到自己的功能包下即可。

若想了解model的自定义机制，可以从model的文件组织，以及如何调用model入手。

文件组织的逻辑：参考gazebo中给地面添加纹理，写得很清晰。

文件的调用关系：参考0course.launch、course.world两个文件中的下列部分：

 <!-- 0course.launch中 -->
<env name="GAZEBO_RESOURCE_PATH" value="$(find learning_topic)/models/turtlebot3_autorace/ground_picture" />

 <!-- course.world中 -->
 <!-- Our ground image -->
    <include>
      <uri>model://turtlebot3_autorace/course</uri>
      <pose> 0 0 0 0 0 -1.54</pose>
    </include>

course.world

~/catkin_ws/src/learning_topic/worlds/目录下。

<sdf version="1.4">
  <world name="default">

    <scene>
      <ambient>0.4 0.4 0.4 1</ambient>
      <background>0.7 0.7 0.7 1</background>
      <shadows>true</shadows>
    </scene>

    <!-- A global light source -->
    <include>
      <uri>model://sun</uri>
    </include>

    <!-- A ground plane -->
    <include>
      <uri>model://ground_plane</uri>
    </include>
    
      <!-- Our ground image -->
    <include>
      <uri>model://turtlebot3_autorace/course</uri>
      <pose> 0 0 0 0 0 -1.54</pose>
    </include>
    
    <physics type="ode">
      <real_time_update_rate>1000.0</real_time_update_rate>
      <max_step_size>0.001</max_step_size>
      <real_time_factor>1</real_time_factor>
      <ode>
        <solver>
          <type>quick</type>
          <iters>150</iters>
          <precon_iters>0</precon_iters>
          <sor>1.400000</sor>
          <use_dynamic_moi_rescaling>1</use_dynamic_moi_rescaling>
        </solver>
        <constraints>
          <cfm>0.00001</cfm>
          <erp>0.2</erp>
          <contact_max_correcting_vel>2000.000000</contact_max_correcting_vel>
          <contact_surface_layer>0.01000</contact_surface_layer>
        </constraints>
      </ode>
    </physics>
  </world>

</sdf>

0course.launch

源代码

这个程序需要根据你自己的功能包名字修改一些地方。

<arg name="world_name" value="$(find turtlebot3_gazebo)/worlds/empty.world"/>改成<arg name="world_name" value="$(find learning_topic)/worlds/course.world"/>。（改成自己的功能包的名字）

~/catkin_ws/src/learning_topic/launch/目录下。

<launch>
  <!-- $(find learning_topic)/models/turtlebot3_autorace是你的model文件的路径 -->
  <env name="GAZEBO_RESOURCE_PATH" value="$(find learning_topic)/models/turtlebot3_autorace/ground_picture" />
  <arg name="model" default="$(env TURTLEBOT3_MODEL)" doc="model type [burger, waffle, waffle_pi]"/>
  <arg name="x_pos" default="0.0"/>
  <arg name="y_pos" default="0.0"/>
  <arg name="z_pos" default="0.0"/>

  <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
    <!-- $(find learning_topic)/worlds/course.world是你的world文件的路径 -->
    <arg name="world_name" value="$(find learning_topic)/worlds/course.world"/>
    <arg name="paused" value="false"/>
    <arg name="use_sim_time" value="true"/>
    <arg name="gui" value="true"/>
    <arg name="headless" value="false"/>
    <arg name="debug" value="false"/>
  </include>

  <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro $(find turtlebot3_description)/urdf/turtlebot3_$(arg model).urdf.xacro" />
  
  <!-- 增设一个状态发布结点robot_state_publisher -->
  <node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher">
    <param name="publish_frequency" type="double" value="30.0" />
  </node>

  <node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="spawn_urdf" args="-urdf -model turtlebot3_$(arg model) -x $(arg x_pos) -y $(arg y_pos) -z $(arg z_pos) -param robot_description" />
</launch>

可以和官方给的turtlebot3_empty_world.launch做对比。

<launch>
  <arg name="model" default="$(env TURTLEBOT3_MODEL)" doc="model type [burger, waffle, waffle_pi]"/>
  <arg name="x_pos" default="0.0"/>
  <arg name="y_pos" default="0.0"/>
  <arg name="z_pos" default="0.0"/>

  <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
    <arg name="world_name" value="$(find turtlebot3_gazebo)/worlds/empty.world"/>
    <arg name="paused" value="false"/>
    <arg name="use_sim_time" value="true"/>
    <arg name="gui" value="true"/>
    <arg name="headless" value="false"/>
    <arg name="debug" value="false"/>
  </include>

  <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder $(find turtlebot3_description)/urdf/turtlebot3_$(arg model).urdf.xacro" />

  <node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="spawn_urdf" args="-urdf -model turtlebot3_$(arg model) -x $(arg x_pos) -y $(arg y_pos) -z $(arg z_pos) -param robot_description" />
</launch>

运行方式

理想的文件夹组织结构：

1	roslaunch learning_topic 0course.launch

运行结果

03follower_color_filter.py

源代码

~/catkin_ws/src/learning_topic/scripts/目录下。

#!/usr/bin/env python3
# 若使用的是python3，将第一行改成python3
import rospy ,cv2, cv_bridge , numpy
from sensor_msgs.msg import Image
class Follower:
    def __init__(self):
        self.bridge = cv_bridge.CvBridge()  #创建CvBridge对象
        self.image_sub=rospy.Subscriber('/camera/rgb/image_raw',Image,self.image_callback)
        # 函数变量分别为：接受节点 、 接受消息类型、 回调函数
    def image_callback(self,msg):
        image = self.bridge.imgmsg_to_cv2(msg)
        if(image.all()!=None):
            hsv = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2HSV)
            # 进行消息-> rgb -> hsv格式变量 的两步转换
            lower_yellow = numpy.array([20,43,46])
            upper_yellow = numpy.array([90,255,255])
            # 建立蒙版参量 参量使用指针格式（inRange函数的要求）
            mask = cv2.inRange(hsv, lower_yellow, upper_yellow)
            masked = cv2.bitwise_and(image,image,mask=mask)
            # 使用蒙版进行二值化 bitwise
            cv2.namedWindow("showYellowOnly",cv2.WINDOW_NORMAL)
            cv2.imshow("showYellowOnly",mask)  #进行显示
            cv2.waitKey(3)
        
rospy.init_node('follower',anonymous = True)
follower = Follower()
rospy.spin()

运行结果

04follower_line_finder.py

源代码

~/catkin_ws/src/learning_topic/scripts/目录下。

#!/usr/bin/env python3
# 若使用的是python3，将第一行改成python3
import rospy ,cv2, cv_bridge , numpy
from sensor_msgs.msg import Image

class Follower:
    def __init__(self):
        self.bridge = cv_bridge.CvBridge()
        self.image_sub = rospy.Subscriber(
                    '/camera/rgb/image_raw',
                    Image,
                    self.image_callback )
    
    def image_callback(self,msg):
        image = self.bridge.imgmsg_to_cv2(msg,                   
                            desired_encoding='bgr8')
        hsv = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2HSV)
        lower_yellow = numpy.array([20,43,46])
        upper_yellow = numpy.array([90,255,255])
        mask = cv2.inRange(hsv, lower_yellow, upper_yellow)
        # 同Exp4-2相同 不多做介绍
        h,w,d= image.shape
        top = 3*h/4
        bot = top + 20
        # 在图像的下3/4处进行切片 注意：image纵向向下为x正向 横向向右为y正向
        mask[int(0):int(top),:] = 0
        mask[int(bot):int(h),:] = 0
        M = cv2.moments(mask)
        # moments（）： Opencv中用于计算图像中心的函数类 参见Opencv官网
        if M['m00']>0:
            cx = int(M['m10']/M['m00'])
            cy = int(M['m01']/M['m00'])
            cv2.circle(image,(cx,cy),20,(0,0,255),-1)
        # 对切片之后的图像计算中心，并标记小圆圈
        cv2.namedWindow("showImage",cv2.WINDOW_NORMAL)
        cv2.imshow("showImage",image)
        cv2.namedWindow("findLine",cv2.WINDOW_NORMAL)
        cv2.imshow("findLine",mask)
        cv2.waitKey(3)
        
rospy.init_node('follower',anonymous = True)
follower = Follower()
rospy.spin()

运行结果

注意红点和白点，这是小车即将前往的方向。

05follower_proporation.py

源代码

~/catkin_ws/src/learning_topic/scripts/目录下。

#!/usr/bin/env python3
# 若使用的是python3，将第一行改成python3
import rospy ,cv2S, cv_bridge , numpy
from sensor_msgs.msg import Image
from geometry_msgs.msg import Twist

class Follower:
    def __init__(self):
        self.bridge = cv_bridge.CvBridge()
        self.image_sub = rospy.Subscriber('/camera/rgb/image_raw',Image,self.image_callback)
        self.cmd_vel_pub = rospy.Publisher('cmd_vel',Twist,queue_size =1) # 发布话题使小车运动
        self.twist =Twist()
        
    def image_callback(self,msg):
        image = self.bridge.imgmsg_to_cv2(msg,desired_encoding='bgr8')
        hsv = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2HSV)
        lower_yellow = numpy.array([20,43,46])
        upper_yellow = numpy.array([90,255,255])
        mask = cv2.inRange(hsv, lower_yellow, upper_yellow)
        h,w,d= image.shape
        top = 5*h/6
        bot = top + 20
        mask[int(0):int(top),:] = 0
        mask[int(bot):int(h),:] = 0
        #cut the image to a blade
        M = cv2.moments(mask)
        #class MOMENTS
        if M['m00']>0:
            cx = int(M['m10']/M['m00'])
            cy = int(M['m01']/M['m00'])
            cv2.circle(image,(cx,cy),20,(0,0,255),-1)
            err = cx-w/2
            self.twist.linear.x = 0.15 # 小车的线速度不易设置太快，否则容易脱离跑道
            self.twist.angular.z = -float(err)/1000 # 小车运动的角度
            self.cmd_vel_pub.publish(self.twist)
        cv2.namedWindow("showImage",cv2.WINDOW_NORMAL)
        cv2.imshow("showImage",image)
        cv2.waitKey(3)
        
rospy.init_node('follower',anonymous = True)
follower = Follower()
rospy.spin()

运行结果

小车自动沿着黄线前进。（窗口名字应叫做showImage）

order.txt

#-#-# 视频开始时，以下准备工作全部就绪 #-#-#
# sudo apt-get install ros-noetic-gazebo-ros-pkgs ros-noetic-gazebo-ros-control
# sudo apt-get install ros-noetic-turtlebot3-gazebo
# sudo apt-get install ros-noetic-image-view

# 预加载Gazebo模型以免过慢。
cd ~/.gazebo/
# 第一种方案（官网下载，速度较慢）：
mkdir -p models
cd ~/.gazebo/models/
wget http://file.ncnynl.com/ros/gazebo_models.txt
wget -i gazebo_models.txt
ls model.tar.g* | xargs -n1 tar xzvf
# 第二种方案(下载现成的models)：
git clone https://gitee.com/yltzdhbc/gazebo_models
mv gazebo_models models #将下载的文件夹改名为models

cd ~/catkin_ws/src/
# git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_simulations.git
git clone https://gitee.com/zthcool/turtlebot3_simulations
# git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/hls_lfcd_lds_driver
git clone https://gitee.com/hhdang/hls_lfcd_lds_driver
# git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3.git
git clone https://gitee.com/zthcool/turtlebot3
# git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_msgs
git clone https://gitee.com/mieximiemie/turtlebot3_msgs
cd ~/catkin_ws && catkin_make 
# 上一条注：一定要等catkin_make执行完！！！不然之后找不到包的时候非常难受

# 未遇到问题时不建议更新
# 添加源
sudo sh -c 'echo "deb http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list'
wget https://packages.osrfoundation.org/gazebo.key -O - | sudo apt-key add -
# 安装或更新
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo apt-get install gazebo11
# Ubuntu16.04对应gazebo7，Ubuntu18.04对应gazebo9，下同
sudo apt-get install libgazebo11-dev

# 将小车模型改成waffle
gedit ~/.bashrc
# 将export TURTLEBOT3_MODEL=burger改成export TURTLEBOT3_MODEL=waffle
source ~/.bashrc

#-#-# 视频开始时，以上准备工作全部就绪 #-#-#



#-#-# 测试环境是否正确 #-#-#

# 启动终端A
roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch
# 上一条注：若gazebo正确，应该是能看到下图（见图一）
# 另起终端B
roslaunch turtlebot3_teleop turtlebot3_teleop_key.launch
# 上一条注：键盘控制小车。若gazebo中小车有移动，则说明控制程序正确
# 续注：验证完毕后，结束键盘控制进程(Ctrl+C)
# 在终端B中
roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_simulation.launch 
# 上一条注：启动仿真模拟。若gazebo中小车自主移动，则说明模拟程序正确
# 续注：若gazebo卡住并在A中显示process has died，重复尝试两次。若仍然失败，考虑gazebo运行异常
# 在终端C中
rostopic list
# 上一条注：将会看到/camera/rgb/camera_info和/camera/rgb/image_raw
# 续注：若没有，则检测.bashrc文件中，模型是否为waffle
# 在终端C中
roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_gazebo_rviz.launch 
# 上一条注：打开左侧Camera，如果等待良久后，能看到图像，说明你的仿真非常对
# 续注：验证完毕后，结束终端B、C的进程(Ctrl+C)

#-#-# 测试结束 #-#-#



#-#-# 测试的过程中我要演示一个卡了我一下午的坑 #-#-#

# 注意，出现模型压根加载不了的时候，终端不一定会提示VMware: vmw_ioctl_command error Invalid argument(无效的参数)
# 但是有幸等到进程自然结束的时候，就会出现这一行报错。并且还会提示剩余空间不足。
# 如果有兴趣可以自己去等一会儿试试，这里我不浪费时间了。
# 解决方式：
echo "export SVGA_VGPU10=0" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

# 更多问题请参考《ROS｜⑥Turtlebot3仿真Waffle循线跟踪》
# https://shandianchengzi.gitee.io/2021/04/04/ROS%E5%BE%AA%E7%BA%BF%E8%B7%9F%E8%B8%AA/

#-#-# 演示结束 #-#-#




#-#-# 正式开始循线跟踪 #-#-#

# 注：在windows下编辑文件，并直接拖动到linux虚拟机运行，可能会报错说/r不存在。
# 因为windows和linux的换行是不一样的，所以最好在linux中复制粘贴程序，或者直接拷贝我的程序包。
# 拷贝操作如下：
cd ~/catkin_ws/src
git clone https://gitee.com/shandianchengzi/learning_topic.git # 克隆我已经测试过的程序
cd ~/catkin_ws/ && catkin_make
chmod +x ~/catkin_ws/src/learning_topic/scripts/*.py # 将所有的python程序设置为允许执行的文件

# 下面所有的程序都放在learning_topic功能包下， 
# 如果你们的在别的功能包，就把learning_topic改成自己的功能包的名字

---------------01follower.py Beg----------------

#!/usr/bin/env python3
# 若使用的是python2，将第一行改成python2
# 若使用的是python，将第一行改成python
# 之后的程序同理
import rospy
from sensor_msgs.msg import Image # 从传感器图片的库中导入Image数据类型

def image_callback(msg):
    pass

rospy.init_node('follower') # 建立结点follower
image_sub = rospy.Subscriber('camera/rgb/image_raw', Image, image_callback)
# 以上括号内分别是 接受的topic名称, 数据类型, 触发的回调函数
rospy.spin()

---------------01follower.py End----------------

rosrun learning_topic 01follower.py # 运行learning_topic功能包中的01follower.py
rosnode list # 如果出现了/follower，恭喜你！！！
rosnode info /follower
rostopic hz /camera/rgb/image_raw # 能看到图片信息的反馈
# 终止01follower 

---------------02follower_opencv.py Beg----------------

#!/usr/bin/env python3
import rospy
from sensor_msgs.msg import Image
import cv2, cv_bridge # 导入opencv模块和协议模块

def image_callback(msg):
    image = bridge.imgmsg_to_cv2(msg,desired_encoding="bgr8")
    # 将ros_image通过蓝绿红8位色空间转换为OpenCV图像，结果返回给image，类参数bridge转换函数
    if(image.all() == None):
        print("Can't get your image, please check your code!")
    else :
        # print(image.size, image.shape) # 输出图像大小以及形状
        cv2.namedWindow("showImage",cv2.WINDOW_NORMAL) # 建立名为showImage的窗口 窗口类为 cv2内置的NORMAL窗口
        cv2.imshow("showImage",image[:,:,0]) # 在showImage中显示二维图像
        cv2.waitKey(3) # waitkey()延时显示图像，在imshow之后，没有waitkey（）函数图像将无法显示

rospy.init_node('follower',anonymous = True) # anonymous 同步选项 每公布一条消息就接受一个消息
bridge = cv_bridge.CvBridge() # 创建CvBridge对象
image_sub=rospy.Subscriber('/camera/rgb/image_raw',Image,image_callback)
# 以上括号内分别是 接受的topic名称, 数据类型, 触发的回调函数
rospy.spin()

---------------02follower_opencv.py End----------------

roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_simulation.launch # 启动仿真模拟
rosrun learning_topic 02follower_opencv.py
# 可以看到showImage窗口，并看到图像在动

# 终止所有终端的进程
# 将turtlebot3_simulation/turtlebot3_gazebo/models全部拷贝到自己的功能包的models文件夹下
cp ~/catkin_ws/src/turtlebot3_simulation/turtlebot3_gazebo/models/* ~/catkin_ws/src/learning_topic/models/ 

---------------0course.launch Beg----------------

<launch>
  <env name="GAZEBO_RESOURCE_PATH" value="$(find learning_topic)/models/turtlebot3_autorace/ground_picture" />
  <arg name="model" default="$(env TURTLEBOT3_MODEL)" doc="model type [burger, waffle, waffle_pi]"/>
  <arg name="x_pos" default="0.0"/>
  <arg name="y_pos" default="0.0"/>
  <arg name="z_pos" default="0.0"/>

  <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
    <arg name="world_name" value="$(find learning_topic)/worlds/course.world"/>
    <arg name="paused" value="false"/>
    <arg name="use_sim_time" value="true"/>
    <arg name="gui" value="true"/>
    <arg name="headless" value="false"/>
    <arg name="debug" value="false"/>
  </include>

  <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro $(find turtlebot3_description)/urdf/turtlebot3_$(arg model).urdf.xacro" />
  
  <node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher">
    <param name="publish_frequency" type="double" value="30.0" />
  </node>

  <node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="spawn_urdf" args="-urdf -model turtlebot3_$(arg model) -x $(arg x_pos) -y $(arg y_pos) -z $(arg z_pos) -param robot_description" />
</launch>

---------------0course.launch End----------------

# 在自己的功能包下新建worlds文件夹，并自行设置0course.launch的内容

---------------course.world Beg----------------

<sdf version="1.4">
  <world name="default">

    <scene>
      <ambient>0.4 0.4 0.4 1</ambient>
      <background>0.7 0.7 0.7 1</background>
      <shadows>true</shadows>
    </scene>

    <!-- A global light source -->
    <include>
      <uri>model://sun</uri>
    </include>

    <!-- A ground plane -->
    <include>
      <uri>model://ground_plane</uri>
    </include>
    
      <!-- Our ground image -->
    <include>
      <uri>model://turtlebot3_autorace/course</uri>
      <pose> 0 0 0 0 0 -1.54</pose>
    </include>
    
    <physics type="ode">
      <real_time_update_rate>1000.0</real_time_update_rate>
      <max_step_size>0.001</max_step_size>
      <real_time_factor>1</real_time_factor>
      <ode>
        <solver>
          <type>quick</type>
          <iters>150</iters>
          <precon_iters>0</precon_iters>
          <sor>1.400000</sor>
          <use_dynamic_moi_rescaling>1</use_dynamic_moi_rescaling>
        </solver>
        <constraints>
          <cfm>0.00001</cfm>
          <erp>0.2</erp>
          <contact_max_correcting_vel>2000.000000</contact_max_correcting_vel>
          <contact_surface_layer>0.01000</contact_surface_layer>
        </constraints>
      </ode>
    </physics>
  </world>

</sdf>

---------------course.world End----------------

roslaunch learning_topic 0course.launch

---------------03follower_color_filter.py Beg----------------

#!/usr/bin/env python3
# 若使用的是python3，将第一行改成python3
import rospy ,cv2, cv_bridge , numpy
from sensor_msgs.msg import Image
# 导入模块
class Follower:
    def __init__(self):
        self.bridge = cv_bridge.CvBridge()  #创建CvBridge对象
        self.image_sub=rospy.Subscriber('/camera/rgb/image_raw',Image,self.image_callback)
        # 函数变量分别为：接受节点 、 接受消息类型、 回调函数
    def image_callback(self,msg):
        image = self.bridge.imgmsg_to_cv2(msg)
        if(image.all()!=None):
            hsv = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2HSV)
            # 进行消息-> rgb -> hsv格式变量 的两步转换
            lower_yellow = numpy.array([20,43,46])
            upper_yellow = numpy.array([90,255,255])
            # 建立蒙版参量 参量使用指针格式（inRange函数的要求）
            mask = cv2.inRange(hsv, lower_yellow, upper_yellow)
            masked = cv2.bitwise_and(image,image,mask=mask)
            # 使用蒙版进行二值化 bitwise
            cv2.namedWindow("showYellowOnly",cv2.WINDOW_NORMAL)
            cv2.imshow("showYellowOnly",mask)  #进行显示
            cv2.waitKey(3)
        
rospy.init_node('follower',anonymous = True)
follower = Follower()
rospy.spin()

---------------03follower_color_filter.py End----------------

---------------04follower_line_finder.py Beg----------------

#!/usr/bin/env python3
# 若使用的是python3，将第一行改成python3
import rospy ,cv2, cv_bridge , numpy
from sensor_msgs.msg import Image

class Follower:
    def __init__(self):
        self.bridge = cv_bridge.CvBridge()
        self.image_sub = rospy.Subscriber(
                    '/camera/rgb/image_raw',
                    Image,
                    self.image_callback )
    
    def image_callback(self,msg):
        image = self.bridge.imgmsg_to_cv2(msg,                   
                            desired_encoding='bgr8')
        hsv = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2HSV)
        lower_yellow = numpy.array([20,43,46])
        upper_yellow = numpy.array([90,255,255])
        mask = cv2.inRange(hsv, lower_yellow, upper_yellow)
        # 同Exp4-2相同 不多做介绍
        h,w,d= image.shape
        top = 3*h/4
        bot = top + 20
    # 在图像的下3/4处进行切片 注意：image纵向向下为x正向 横向向右为y正向
        mask[int(0):int(top),:] = 0
        mask[int(bot):int(h),:] = 0
        M = cv2.moments(mask)
        #moments（）： Opencv中用于计算图像中心的函数类 参见Opencv官网
        if M['m00']>0:
            cx = int(M['m10']/M['m00'])
            cy = int(M['m01']/M['m00'])
            cv2.circle(image,(cx,cy),20,(0,0,255),-1)
        # 对切片之后的图像计算中心，并标记小圆圈
        cv2.namedWindow("showImage",cv2.WINDOW_NORMAL)
        cv2.imshow("showImage",image)
        cv2.namedWindow("findLine",cv2.WINDOW_NORMAL)
        cv2.imshow("findLine",mask)
        cv2.waitKey(3)
        
rospy.init_node('follower',anonymous = True)
follower = Follower()
rospy.spin()

---------------04follower_line_finder.py End----------------

---------------05follower_proporation.py Beg----------------

#!/usr/bin/env python3
# 若使用的是python3，将第一行改成python3
import rospy ,cv2, cv_bridge , numpy
from sensor_msgs.msg import Image
from geometry_msgs.msg import Twist

class Follower:
    def __init__(self):
        self.bridge = cv_bridge.CvBridge()
        self.image_sub = rospy.Subscriber('/camera/rgb/image_raw',Image,self.image_callback)
        self.cmd_vel_pub = rospy.Publisher('cmd_vel',Twist,queue_size =1)
        self.twist =Twist()
        
    def image_callback(self,msg):
        image = self.bridge.imgmsg_to_cv2(msg,desired_encoding='bgr8')
        hsv = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2HSV)
        lower_yellow = numpy.array([20,43,46])
        upper_yellow = numpy.array([90,255,255])
        mask = cv2.inRange(hsv, lower_yellow, upper_yellow)
        h,w,d= image.shape
        top = 5*h/6
        bot = top + 20
        mask[int(0):int(top),:] = 0
        mask[int(bot):int(h),:] = 0
        #cut the image to a blade
        M = cv2.moments(mask)
        #class MOMENTS
        if M['m00']>0:
            cx = int(M['m10']/M['m00'])
            cy = int(M['m01']/M['m00'])
            cv2.circle(image,(cx,cy),20,(0,0,255),-1)
            err = cx-w/2
            self.twist.linear.x = 0.15 #(注：小车的速度不易设置太快，否则容易脱离跑道)
            self.twist.angular.z = -float(err)/1000
            self.cmd_vel_pub.publish(self.twist)
        cv2.namedWindow("showImage",cv2.WINDOW_NORMAL)
        cv2.imshow("showImage",image)

        cv2.waitKey(3)
        
rospy.init_node('follower',anonymous = True)
follower = Follower()
rospy.spin()

---------------05follower_proporation.py End----------------

一、准备工作

新建工作空间

功能包程序下载

Gazebo下载安装（如果运行提示缺包漏包也重装一下）

测试Gazebo是否安装成功

二、测试功能包是否安装成功

1. 测试(如有异常请看2.Gazebo运行异常)

Gazebo运行异常时

gazebo 启动异常以及解决

问题1：RLException: Invalid tag: environment variable ‘TURTLEBOT3_MODEL’ is not set.

问题2：gazebo黑屏

问题3：VMware: vmw_ioctl_command error Invalid argument(无效的参数)

问题4：[Err] [REST.cc:205] Error in REST request

问题5：启动时抛出异常:[gazebo-2] process has died [pid xxx, exit code 255, cmd.....

如果还有其他问题再做以下的事情:

三、导入程序并理解作用

直接git clone(也可以手动复制导入)

理解程序

01follower.py

源代码

运行方式

运行结果

02follower_opencv.py

源代码

运行结果

名为course的model

course.world

0course.launch

源代码

运行方式

运行结果

03follower_color_filter.py

源代码

运行结果

04follower_line_finder.py

源代码

运行结果

05follower_proporation.py

源代码

运行结果

order.txt

问题5：启动时抛出异常:`[gazebo-2] process has died [pid xxx, exit code 255, cmd.....`