3 ROS人机交互界面的搭建

3.1 Qt安装和配置

前提条件，虚拟机运行ROS-melodic和Qt5.9.9。其他版本很容易报错。
安装----- 在http://download.qt.io/archive/qt/下载Qt5(linux对于.run文件这里下载的是Qt5.9.9) ，下载完后在改文件夹打开终端，输入sudo chmod a+x /给安装包赋予权限，之后双击安装，安装时，没有Qt账户的需要注册，然后在安装组件那一步勾选gcc，其他都按照默认的安装(即安装在home目录下)。安装完Qt后设置快捷方式，sudo gedit /usr/bin/qtcreator 打开后输入

#!/bin/sh 
export QT_HOME=/home/用户名xxx/Qt5.9.9/Tools/QtCreator/bin 
$QT_HOME/qtcreator $* 

最后再chmod a+x /usr/bin/qtcreator赋予权限。安装完Qt后再给ROS安装Qt依赖项，输入命令sudo apt-get install ros-melodic-qt-create和sudo apt-get install ros-melodic-qt-bulid。
配置----- 配置的前题，最好是melodic和Qt5.9.9，其他版本容易失败。在ROS工作空间的src目录下(/catkin_ws/src)，新建Qt包catkin_create_qt_pkg qt_demo功能包名 roscpp rospy 个依赖项。创建完成后再工作空间的目录下(/catkin_ws)进行编译，编译无误则无需后面的配置文件更改，编译出现问题的话可以在qt包的CMakeLists.txt文件(/catkin_ws/src/qt_demo/CMakeLists.txt)进行下面的修改：①添加当前目录set(CMAKE_INCLUDE_CURRENT_DIR ON) ②添加Qt库find_package(Qt5 REQUIRED Core Widgets)和set(QT_LIBRARIES Qt5::Widgets) ③注释掉rosbuild_prepare_qt4(QtCore QtGui) ④将相应的QT4的变量改成QT5 ⑤打开include文件下的mainwindows.hpp将头文件QtGUI改成QtWidgets ⑥打开src文件下的mainwindows.cpp把QtGUI换成QtWidgets。
设置完成后，首先打开ROS的工作空间(举例catkin_ws)，执行catkin_make先进行编译，没有问题之后，就在这个终端后面输入qtcreator打开Qt，再导入文件，选择工作空间的源文件(/catkin_ws/src/CMakeLists.txt)下的CMakeLists.txt文件，打开时注意build的指向必须指向工作空间的build目录。
个人理解的Qt界面与ROS的关系：

3.2 Qt-UI的基本操作

在新建项目，选择qt widegets application项目，确定好项目的存放位置一切，其余全部默认即可。

在ui界面设置的文本其中①处文本可以被源文件的代码给替换掉，②和③处的文本是同一个内容，是对按钮这个参数的命名，在源文件中对这个按钮所要执行的所有操作，都用这个变量名来调用。

// Headers/mainwindow.h
#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class MainWindow; }
QT_END_NAMESPACE

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
    ~MainWindow();
//---------------------------------------------
//**************---START---*********************
//---------------------------------------------
public slots:
        void but1_fun(bool);
        void ckb_fun(int);
        void hts_fun(int);
//---------------------------------------------
//**************---END---*********************
//---------------------------------------------
private:
    Ui::MainWindow *ui;
};
#endif // MAINWINDOW_H

// Sources/mainwindow.cpp
#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
//---------------------------------------------
//**************---START---*********************
//---------------------------------------------
#include "QDebug"
#include "qtreewidget.h"
#include "qcombobox.h"
//---------------------------------------------
//**************---END---*********************
//---------------------------------------------
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
//---------------------------------------------
//**************---START---*********************
//---------------------------------------------
        //对按键but1进行连接，通过点击的信号，进行回调函数操作
        connect(ui->but1,SIGNAL(clicked(bool)),this,SLOT(but1_fun(bool)));

        //对选项框ckb进行连接，通过状态字的改变，进行回调函数操作
        connect(ui->ckb,SIGNAL(stateChanged(int)),this,SLOT(ckb_fun(int)));

        //对拖拉条hts进行连接，通过值的改变，进行回调函数操作
        ui->hts->setRange(0,100);
        ui->hts->setValue(25);
        ui->lab3->setText("25");
        ui->pgb->setValue(25);
        connect(ui->hts,SIGNAL(valueChanged(int)),this,SLOT(hts_fun(int)));

//对树状条进行连接，先是头标的样式，空格是用来撑住宽度的，也可以换成文字
        ui->tw->setHeaderLabels(QStringList()<<"             "<<"            ");
        //下面两条命令是一组，用来创建下拉菜单，并且命名为top
        QTreeWidgetItem* item=new QTreeWidgetItem(QStringList()<<"top");
        ui->tw->addTopLevelItem(item);
        //下面两条命令是一组，用来创建下拉条top的第一列条目，并命名为next1
        QTreeWidgetItem* item_child1=new QTreeWidgetItem(QStringList()<<"next1");
        item->addChild(item_child1);
        //同理创建了下拉条top下的第二列条目，并命名为next2
        QTreeWidgetItem* item_child2=new QTreeWidgetItem(QStringList()<<"next2");
        item->addChild(item_child2);
        //给第一列条目next1添加了下拉框，并且命名为name，而且是默认选中状态
        QComboBox* box=new QComboBox;
        box->addItem("name");
        box->setEditable(true);
        ui->tw->setItemWidget(item_child1,1,box);
//---------------------------------------------
//**************---END---*********************
//---------------------------------------------

}

//---------------------------------------------
//**************---START---*********************
//---------------------------------------------
void MainWindow::hts_fun(int)
{
    ui->lab3->setText(QString::number(ui->hts->value()));
    ui->pgb->setValue(ui->hts->value());
}


void MainWindow::ckb_fun(int state)
{
    if(state==2)
    {
        ui->lab2->setText("Clicked");
    }
    else
    {
        ui->lab2->setText("NOT CHICKED");
    }
}


void MainWindow::but1_fun(bool)
{
        ui->ckb->setChecked(true);
        ui->lab2->setText("Clicked!");
}
//---------------------------------------------
//**************---END---*********************
//---------------------------------------------
MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

现在对已经编辑好的qt_demo文件添加跳转窗口的操作。
首先向qt_demo里添加form类文件。并在UI中设计一个pushbutton来执行返回操作。

在mainwindow.hpp里添加form的头文件，然后定义两个回调函数，来完成qt_demo里的按钮操作，以及相应form里的按钮操作。

// Headers/mainwindow.hpp
…
#include <form.h>
…
public slots:
…
        void but2_fun(bool);//qt_demo里的按钮回调操作
        void slot_qt_demo_show();//比较特殊，是给form-ui的按钮的响应函数
…

在mianwindow.cpp里编写程序。

// mainwindow.cpp
…
        connect(ui->but2,SIGNAL(clicked(bool)),this,SLOT(but2_fun(bool)));
…
void MainWindow::but2_fun(bool)
{
    Form* f = new Form;//声明form对象(form是新建的UI class文件名)
    f->show();//显示form的ui界面
    connect(f,SIGNAL(close_and_open()),this,SLOT(slot_qt_demo_show()));//创建连接，如果f收到了close_and_open信号则在this(指代此时的qt_demo)里执行slot_qt_demo_show()的回调操作。
    this->hide();//声明完qt_demo页面隐藏
}

void MainWindow::slot_qt_demo_show()
{
    this->show();
}
…

在form文件里所要的内容包括一个自定义信号close_and_open()和其按键的回调函数。

// Headers/form.hpp
…
public slots:
    void slot_pushbutton();
signals:
void close_and_open();
…

//form.cpp
…
    connect(ui->pushButton,SIGNAL(clicked(bool)),this,SLOT(slot_pushbutton()));
…
void Form::slot_pushbutton()
{
    emit close_and_open();
    this->hide();
}
…

最终效果：

3.3 Qt与ROS的交互

3.3.1创建节点订阅消息

Step1----- 创建基础的Qt的ros模板（见3.1）.
Step2----- 在qnode.hpp文件里添加头文件、订阅者和回调函数。