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Qt6 ROS Template

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项目简介

Qt6 ROS Template 是一个基于 Qt6 构建的 ROS Noetic 人机交互界面模板。本项目旨在为开发者提供一个快速入门的框架，方便用户在此基础上进行 ROS 人机交互界面的开发。它融合了 Qt6 的现代化 UI 设计能力和 ROS 的强大机器人开发生态，为机器人应用的图形界面开发提供了一个理想的起点。

本项目的开发灵感来自于 Qt5 版本的 ros_qt_demo 项目。然而，与 Qt5 版本相比，本项目进行了重大改进：

  1. 双重编译支持：本模板不仅支持在 ROS 环境下使用 catkin_make 进行编译，还可以直接在 Qt Creator 中打开和编译，无需复杂的配置步骤。

  2. 简化开发流程：相比 Qt5 版本需要各种配置才能在 Qt Creator 中进行开发，本项目实现了"开箱即用"的体验，大大简化了开发流程。

  3. 增强的灵活性：开发者可以根据自己的偏好选择使用 ROS 工具链或 Qt Creator 进行开发，提供了更大的灵活性。

功能特性

  • 集成 Qt6 和 ROS Noetic，提供现代化的 UI 设计和强大的机器人开发能力
  • 双重编译支持：兼容 ROS 的 catkin_make 和 Qt Creator 的构建系统
    • 可以在只有 ROS 的环境下使用 catkin_make 进行编译
    • 可以在只有 Qt6 的环境下使用 Qt Creator 编译并打开项目
    • 可以在 ROS 和 Qt6 环境下同时使用 catkin_make 或 Qt Creator 对项目进行编译
  • 无需复杂配置，可直接在 Qt Creator 中打开项目进行开发
  • 预配置的 CMakeLists.txt，简化了 Qt 和 ROS 的集成过程
  • 包含基本的 ROS 节点和 Qt 主窗口实现，可作为开发起点
  • 提供了 ROS launch 文件，方便启动和管理节点
  • 支持在 ROS 和非 ROS 环境下编译运行，增强了项目的灵活性
  • 相比 Qt5 版本，大大简化了开发流程，提高了开发效率

系统要求

  • 操作系统：Ubuntu 20.04 LTS
  • ROS 版本：Noetic
  • Qt 版本：6.x
  • CMake 版本：3.16 或更高

安装指南

安装 ROS Noetic

有两种方法可以安装 ROS Noetic：

  1. 根据官方指南进行安装

  2. 使用 Auto ROS Installer（推荐）：

    git clone https://github.com/XKHoshizora/auto-ros-installer.git
cd auto-ros-installer

    详细安装方法请查看项目主页的说明。

安装 Qt6

推荐使用 Qt 官方安装器安装 Qt6：

  1. 下载 Qt Installer： 访问 Qt 官方下载页面，下载适用于 Linux 的在线安装程序。

  2. 授予执行权限：

    chmod +x qt-online-installer-linux-<x64/arm64>-<version>.run

  3. 运行安装程序：

    ./qt-online-installer-linux-<x64/arm64>-<version>.run

  4. 配置 Qt Creator 快捷方式： 使用以下命令创建并打开 qtcreator 文件

    sudo nano /usr/bin/qtcreator

    向 qtcreator 文件中添加以下内容：

    #!/bin/sh

export QT_HOME=/home/<user>/Qt/Tools/QtCreator/bin
$QT_HOME/qtcreator $*

  5. 为 qtcreator 文件添加可执行权限：

    sudo chmod a+x /usr/bin/

  6. 启动 Qt Creator：

    qtcreator

  7. 安装其他依赖

    如果在运行 Qt Creator 时遇到问题，请安装以下依赖：

    sudo apt install libxcb-xinerama0 libxcb-xinerama0-dev libxcb-cursor0

项目设置

创建工作空间

mkdir -p ~/qt6_ws/src
cd ~/qt6_ws/src

克隆项目

git clone https://github.com/XKHoshizora/qt6_ros_template.git

构建项目

单独的 ROS 环境中

在你的工作空间内执行以下命令即可编译该功能包：

cd ~/qt6_ws
catkin_make

在单独的 Qt6 环境中

  1. 打开 Qt Creator
  2. 选择 "File" > "Open File or Project"
  3. 导航到 ~/qt6_ws/src/qt6_ros_template 目录中，选择 CMakeLists.txt 文件并打开
  4. 配置并打开项目，左侧可以正常显示项目文件，即说明编译成功。若编译失败，则只会显示一个 CMakeLists.txt 文件。

在 ROS 和 Qt6 共存的环境中

  1. 在你的工作空间内执行以下命令即可编译该功能包：

    cd ~/qt6_ws
catkin_make

  2. 需要在 Qt Creator 中打开项目进行开发时，首先要通过第一步的编译。接着按照以下步骤进行操作：

    1. 打开 Qt Creator
    2. 选择 "File" > "Open File or Project"
    3. 导航到 ~/qt6_ws/src 并选择 CMakeLists.txt 文件(注意，是选择工作空间下的 CMakeLists.txt 文件，而不是功能包内的文件)
    4. 进入到配置页面后，点击 Import Build From... 选项右侧的 Details 按钮。点击 Browse... 按钮找到 qt_ws/build 目录并点击右上角的 Open 按钮打开。点击 Import 按钮完成导入。
    5. 勾选 Imported Kit 和 Build 选项，并去掉除此之外的所有选项。
    6. 点击右下角的 Configure Project 按钮完成配置并开始编项目。
    7. 左侧可以正常显示项目文件，即说明编译成功。若编译失败，则只会显示一个 CMakeLists.txt 文件。

项目测试

运行项目

单独的 ROS 环境中

首先确保已经根据上面的步骤完成了编译。然后在工作空间下执行以下命令：

source ~/qt6_ws/devel/setup.bash
roslaunch qt6_ros_template demo.launch

# 如果您想指定不同的 ROS_HOSTNAME 或 ROS_IP，可以这样使用：
roslaunch qt6_ros_template demo.launch ros_hostname:=your_hostname ros_ip:=your_ip

在单独的 Qt6 环境中

通过 Qt Creator 编译并打开项目后，点击左侧绿色的 Run 按钮，或使用 Ctrl + R 快捷键运行。

在 ROS 和 Qt6 共存的环境中

首先确保已经根据上面的步骤完成了编译。然后在工作空间下执行以下命令：

source ~/qt6_ws/devel/setup.bash
roslaunch qt6_ros_template demo.launch

# 如果您想指定不同的 ROS_HOSTNAME 或 ROS_IP，可以这样使用：
roslaunch qt6_ros_template demo.launch ros_hostname:=your_hostname ros_ip:=your_ip

或通过 Qt Creator 编译并打开项目后，点击左侧绿色的 Run 按钮，或使用 Ctrl + R 快捷键运行。

功能测试

测试时推荐使用 rosrun 命令进行测试，此时需要提前在新的终端使用 roscore 命令运行 ros master，然后在另一个新的终端输入以下命令来启动 ROS 节点：

rosrun qt6_ros_template qt6_ros_template_node

节点成功运行之后，按照以下步骤测试应用程序的各项功能：

  1. 连接到 ROS

    • 点击应用程序中的"Connect"按钮。
    • 验证"ROS Status"标签是否变为绿色并显示"Connected"。

  2. 更改话题

    • 在"Change Topic"输入框中输入新的话题名称（例如"/test_topic"）。
    • 点击"Change Topic"按钮。

  3. 发布消息

    • 在"Publish"输入框中输入一条消息。
    • 点击"Publish"按钮。
    • 在新终端中使用以下命令验证已发布的消息： 
      rostopic echo /test_topic

  4. 订阅消息

    • 在新终端中，向已订阅的话题发布一条消息： 
      rostopic pub /test_topic std_msgs/String "data: '来自命令行的问候'" -1
    • 验证消息是否出现在应用程序的日志视图中。

  5. 测试断开连接

    • 点击"Disconnect"按钮。
    • 验证"ROS 状态"标签是否变为红色并显示"Disconnected"。
    • 尝试发布消息并验证是否失败。

  6. 测试 ROS Master 故障

    • 使用应用程序连接到 ROS。
    • 在运行 roscore 的终端中，使用 Ctrl+C 停止它。
    • 观察应用程序的日志视图和控制台输出是否有断开连接的消息。

  7. 环境变量使用

    • 勾选"Use environment variables"复选框。
    • 验证主 URL 和 ROS IP 字段是否从环境变量中填充。

  8. 设置的保存和加载

    • 在应用程序中更改一些设置。
    • 关闭应用程序并重新打开。
    • 验证设置是否正确恢复。

故障排除

如果遇到任何问题：

  1. 确保在启动应用程序之前运行 roscore。
  2. 检查您的 ROS 环境变量（ROS_MASTER_URI 和 ROS_IP）是否正确设置。
  3. 如果在多台机器上运行 ROS，请验证网络连接。
  4. 检查控制台输出和应用程序日志中是否有任何错误消息。

项目结构

本项目使用了标准的 CMake 构建系统，并遵循了 Qt 项目的目录结构。

qt6_ros_template/
├── CMakeLists.txt
├── package.xml
├── include/
│   ├── qt6_ros_template/
│   └── mainwindow.h
├── msg/
├── resources/
│   ├── images/
│   │   └── icon.png
│   └── resource.qrc
├── scripts/
├── src/
│   ├── main.cpp
│   ├── mainwindow.cpp
│   └── qt6_ros_template_node.cpp
├── srv/
├── ui/
│   └── mainwindow.ui
└── launch/
    └── demo.launch

自定义和扩展

  1. 修改 src/mainwindow.cpp 和 ui/mainwindow.ui 以自定义 UI。
  2. 在 src/qt6_ros_template_node.cpp 中添加 ROS 功能。
  3. 更新 CMakeLists.txt 以包含新的源文件或依赖项。

常见问题

  1. 问题：编译时出现 "Qt6 not found" 错误。 解决方案：确保 Qt6 正确安装，并且 CMAKE_PREFIX_PATH 包含 Qt6 安装路径。

  2. 问题：ROS 相关的函数未定义。 解决方案：确保已 source devel/setup.bash，并且 package.xml 中包含所有必要的依赖。

  3. 问题：在 Qt Creator 中无法找到 ROS 头文件。 解决方案：在 Qt Creator 的项目设置中，添加 ROS 的 include 路径（通常在 /opt/ros/noetic/include）。

贡献指南

我们欢迎并感谢任何形式的贡献！如果您想为项目做出贡献，请遵循以下步骤：

  1. Fork 本仓库
  2. 创建您的特性分支 (git checkout -b feature/AmazingFeature)
  3. 提交您的更改 (git commit -m 'Add some AmazingFeature')
  4. 将您的更改推送到分支 (git push origin feature/AmazingFeature)
  5. 创建一个新的 Pull Request

版本历史

  • 0.1.0
    • 初始版本
    • 基本的 Qt6 和 ROS Noetic 集成
    • 实现了双重编译支持（ROS 环境和 Qt Creator）

许可证

本项目基于 MIT 许可证 - 查看 LICENSE 文件了解详情

联系方式

项目维护者：XKHoshizora - [email protected]

项目链接：https://github.com/XKHoshizora/qt6_ros_template

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