《ROS机器人操作系统基础》 课件 项目7、8　数据信息可视化的实现、 机器人仿真环境搭建与仿真操作.pptx

任务一初识数据可视化;任务一

初识数据可视化;1.?了解数据可视化的概念

2.?了解数据可视化工具rqt和RViz;一、数据可视化的概念

数据可视化是将数据转化为图形、图表、图像或其他可视形式的过程，旨在帮助用户更好地理解和分析数据。通过可视化，复杂的数据集可以以直观、易懂的方式展示，可以清楚地显示数据中的模式、趋势和关联关系。数据可视化在各个领域中都有广泛应用，包括科学研究、工程分析、商业智能、市场营销、医疗健康等，它为人们提供了一种强大的工具来探索数据、发现信息和传达见解。;数据可视化的目标是通过图形化手段清晰、有效地传达和交流信息，因此美学形式和功能需要并重，设计和表达需要综合考虑，以确保信息的准确性、可理解性和吸引力，使得观察者能够从中获得有意义的洞察和理解。;二、数据可视化工具

ROS内部有丰富多样的可视化工具，如果考虑ROS用户个人发布的工具，那么ROS的工具数量将变得非常庞大。本任务专注介绍GUI（图形用户界面）开发工具（如rqt）和三维可视化工具（如RViz）。;1.?GUI开发工具——rqt

ROS为机器人开发提供了各种GUI工具，包括将每个节点的层次结构显示为图形且显示当前节点和话题状态的rqt_graph、将消息显示为二维图形的rqt_plot等。从ROSFuerte版本开始，这些GUI开发工具被整合到了一个名为rqt的工具中，它集成了30多种工具，可以作为一个综合的GUI工具来使用。此外，RViz也被集成到rqt的插件中，这使rqt成为ROS的一个不可缺少的GUI工具。;rqt是基于Qt开发的，而Qt是一个广泛应用于计算机编程的跨平台框架，用户可以方便、自由地添加和开发插件。rqt的部分常用插件及其功能见下表。;205;206;2.?三维可视化工具——RViz

（1）RViz的功能

RViz是ROS的三维可视化工具，具有以下两个主要功能：

1）外部信息的图形显示：RViz可以以图形化的方式显示外部信息，如机器人模型、传感器数据、地图等。通过RViz，用户可以直观地观察和了解机器人的位置和姿态、环境中的物体等，这对于机器人的导航、感知、决策等任务有非常大的帮助。;2）发布控制消息：除了显示外??信息，RViz还允许用户发布控制消息到ROS系统中。通过RViz的界面，用户可以发送控制指令，如设置目标位置、设定机器人的运动速度等，从而在RViz环境中直接与机器人进行交互，观察其行为和效果。;（2）RViz的界面

RViz的界面如图所示，包括工具栏、项目显示区、3D视图显示区、观测视角设置区和时间显示区。;1）工具栏。RViz界面的上部为工具栏，包括视角控制、目标设置、地点发布等，还可以添加自定义的插件。工具栏中的一些工具可以用来操纵3D视角，如展示机器人模型的关系、调整机器人视角、设置导航目标等。

2）项目显示区。RViz界面的左侧为项目显示区，显示项目包含一系列的可视化插件及其属性，显示当前选择的插件并能对插件的属性进行设置，这些插件的主要功能是查看ROS消息并以可视化的方式显示出来。消息可以是传感器数据，如拍摄的图像、3D点云等，也可以是机器人模型、变换tf等数据。;3）3D视图显示区。RViz界面的中间部分为3D视图显示区，能够显示外部信息。

4）观测视角设置区。RViz界面的右侧为观测视角设置区，可以设置不同的观测视角。使用视图面板可以保存不同的3D视角，并通过加载保存的设置信息来切换不同的视角。

5）时间显示区。RViz界面的下部为时间显示区，包括系统时间、ROS时间等，用户也可以通过这个面板对RViz进行初始化设置。;任务二

实现小海龟速度数据的可视化;1.?了解rqt_plot命令的使用方法

2.?能使用rqt_plot命令实现小海龟速度数据的可视化;rqt_plot命令的使用

rqt_plot命令可以在ROS中绘制数据的曲线图，使用户能够更直观地观察和分析数据的变化趋势，从而更好地进行数据处理和决策。例如，当开发过程中需要查看机器人的原始数据时，使用rqt_plot命令可以将这些原始数据以曲线的形式绘制出来，更清晰地展现数据的变化情况。

在ROS中，可以通过输入rqt_plot命令来打开曲线坐标窗口，可以在窗口上方的输入框中添加或删除话题。;215;打开曲线坐标窗口界面的方法有两种，分别为使用命令行启动和通过GUI界面选择。

1.使用命令行启动，命令如下：

$rqt_plot/[topic_name]

例如，输入以下命令，打开小海龟的/turtle1/pose的相关界面。

$rqt_plot