ROS虚拟机器人圆形轨迹rviz可视化入门

这个是我学ROS里程计话题的时候写的第一个可视化小例子，超级简单，根本不用装MuJoCo、Gazebo那些大软件，只要你电脑上有基础的ROS Noetic环境，一行命令启动，rviz窗口里就能看到一个小红点自己绕着圈转，特别适合刚接触ROS的同学练手，比一上来就开仿真器轻松多了。

这个项目是干嘛的

就是写个最简单的ROS节点，持续发里程计（Odometry）话题，轨迹就是半径1米的正圆，启动之后rviz会自动加载预配置好的视图，直接就能看到小红点从 (radius, 0) 开始，一圈一圈匀速绕圈（默认约 31.4 秒一圈，与旧版 t += 0.02 + Rate(10) 的速度一致）。 我当时学完ROS话题通信之后，总想找点看得见摸得着的东西做，这个小例子一下就把"发布消息、rviz可视化"两个知识点串起来了，比在终端里打印字符串有意思多了。

怎么跑

1. 把 ros_topic_demo 文件夹放进 catkin 工作区的 src 下（还没有工作区就先建一个）：

mkdir -p ~/catkin_ws/src
cp -r ros_topic_demo ~/catkin_ws/src/

1. 编译工作区（在 catkin_ws 目录下执行，不要在家目录执行）：

cd ~/catkin_ws
catkin_make
source devel/setup.bash

1. 一键启动：

roslaunch ros_topic_demo rviz_demo.launch

启动之后 rviz 窗口自动弹出，Fixed Frame 已配好为 odom，Odometry 显示也已加载，不需要手动 Add。节点同时广播 odom -> base_link 的 TF，因此左下角不会出现 No TF data。

参数

命令行可以直接覆盖，例如 5 秒一圈、半径 1.5 m：

roslaunch ros_topic_demo rviz_demo.launch period:=5.0 radius:=1.5

节点内部按 phase = 2*pi*t/period 计算位姿；phase=0 时在 (radius, 0)，位姿（pose.pose.orientation 的 yaw）沿逆时针切线，所以 RViz 的 Odometry 箭头方向也是切向（RViz 用 pose 的 yaw，不用 twist）。twist.linear.x = radius*omega、twist.angular.z = omega 另外给出机体线速度/角速度。

无 ROS 自检

没有 ROS 时也可以先验证轨迹数学（纯 Python，Windows/Linux 都能跑）：

cd src/humanoid/ros_topic_demo
PYTHONPATH=src python3 -m ros_topic_demo.circle_path --period 10 --rate 10 --radius 1

输出采样数、首末点；加 --csv circle.csv 可以保存全部采样点：

samples=100 radius=1.000 period=10.000s rate=10.000Hz
first: t=0.000 x=1.000 y=0.000 yaw=90.0 deg
last:  t=9.900 x=0.998 y=-0.063 yaw=86.4 deg

测试

python3 -m unittest discover -s src/humanoid/ros_topic_demo/tests -v

10 个用例，覆盖角度归一化、起点、四分之一圆、半径不变、切向朝向、采样数、完整一圈和 CSV 输出。

我踩过的坑

1. 最开始Fixed Frame一直选成map，结果半天看不到点，后来才知道我们的节点发的是odom坐标系，改了立刻就看到了
2. rospy.Rate我一开始参数写反了，一秒钟发了100次消息，rviz里画出来密密麻麻一堆箭头，给我整懵了
3. 最开始只发/odom话题不广播TF，rviz里一直报No TF data，后来在节点里用tf2_ros的TransformBroadcaster广播了odom->base_link的坐标变换才正常

运行效果

启动之后不用显卡，虚拟机里跑也丝滑：终端打印启动日志，rviz 窗口里 Odometry 箭头沿半径 1 m 的正圆匀速绕圈，Global Status 为 Ok，整个过程 1 分钟就能跑通。

下图是 Ubuntu 20.04 + ROS Noetic 下实际运行 roslaunch ros_topic_demo rviz_demo.launch 后的 rviz 窗口：Fixed Frame odom、Odometry 订阅 /odom 且状态 Ok，没有 No TF data。