ROS有各種工具可以幫助用戶使用ROS。應該指出，這些GUI工具是對輸入型命令工具的補充。如果包括ROS用戶個人發布的工具，那么ROS工具的數量很龐大。其中，本文討論的工具是對於ROS編程非常有用的輔助工具。
本章涵蓋的工具是：
- RViz 三維可視化工具
- rqt 基於Qt的ROS GUI開發工具
- rqt_image_view 圖像顯示工具（rqt的一類）
- rqt_graph 以圖形顯示節點和消息之間的相關關系的工具（rqt的一類）
- rqt_plot 二維數據繪圖工具（rqt的一類）
- rqt_bag 基於GUI的bag數據分析工具（rqt的一類）
1 三維可視化工具（RViz）
RViz是ROS的三維可視化工具。它的主要目的是以三維方式顯示ROS消息，可以將數據進行可視化表達。例如，可以無需編程就能表達激光測距儀（LRF）傳感器中的傳感器到障礙物的距離，RealSense、Kinect或Xtion等三維距離傳感器的點雲數據（PCD，Point Cloud Data），從相機獲取的圖像值等。
另外 ，利用用戶指定的多邊形（ polygon ）支持各種表現形式 ，交互標記（Interactive Markers）可以表達接收來自用戶節點的命令和數據並互交的過程。在ROS中，機器人以URDF描述，它可以表示為三維模型，並且每個模型可以根據自由度進行移動或驅動，因此可以用於仿真或控制。
1.1 RViz安裝與運行
以ros- [ROS_DISTRO] -desktop-full命令安裝ROS時，RViz會默認被安裝。如果未安裝“desktop-full”或未安裝RViz，請使用以下命令進行安裝。
$ sudo apt-get install ros-kinetic-rviz
RViz的運行命令如下。就像任何其他的ROS工具一樣，roscore必須運行。作為參
考，您也可以使用節點運行命令“rosrun rviz rviz”運行它。
$ rviz
1.2 RViz畫面布局
1.3 RViz顯示屏
使用RViz的過程中最常用的菜單應該是顯示屏（display）菜單。該顯示屏菜單用於選擇三維視圖（3D View）畫面所顯示的信息，各項目的說明請參照下表。
2 ROS GUI開發工具（rqt）
除了三維可視化工具RViz之外，ROS還為機器人開發提供各種GUI工具。例如，有一個將每個節點的層次結構顯示為圖形，且顯示當前節點和話題狀態的graph；將消息顯示為二維圖形的plot，等。從ROS Fuerte版本開始，這些GUI開發工具被稱為rqt，它集成了30多種工具，可以作為一個綜合的GUI工具來使用。另外，RViz也被集成到rqt的插件中，這使rqt成為ROS的一個不可缺少的GUI工具。
另外，顧名思義，rqt是基於Qt開發的，而Qt是一個廣泛用於計算機編程的GUI編程的跨平台框架，用戶可以方便自由地添加和開發插件。本節介紹rqt插件中的rqt_image_view、rqt_graph、rqt_plot和rqt_bag。
2.1 rqt安裝與運行
以ros-[ROS_DISTRO]-desktop-full命令安裝ROS時，rqt會默認安裝。如果未安裝“desktop-full”或未安裝rqt，請使用以下命令進行安裝。
$ sudo apt-get install ros-kinetic-rqt*
運行rqt的命令如下。只需鍵入rqt。作為參考，用戶可以使用節點執行命令rosrun rqt_gui rqt_gui執行它。
$ rqt
運行rqt將顯示rqt的GUI界面，如下圖所示。如果是第一次，它將只顯示菜單，此外沒有任何內容。這是因為還沒有指定rqt直接運行的插件程序。
rqt的各菜單如下。
- 文件（File） 只有一個退出rqt的子菜單。
- 插件（Plugins） 有30多個插件。可以選擇並使用它。
- 動作（Running） 顯示當前運行的插件，在不需要的時候可以停止。
- 全景（Perspectives） 用於保存當前運行的插件組，並在下次運行相同的插件組。
如果從rqt的頂部菜單中選擇[插件（Plugins）] ，則可以看到大約30個插件。大部分是非常有用的rqt的默認插件。非官方的插件也可以添加到此，需要的話用戶也可以添加自己開發的rqt插件。 很難說明所有的插件，所以在本文中，我們只了解一下最常用的rqt_image_view、rqt_bag、rqt_graph和rqt_plot插件。
2.2 rqt_image_view
這是一個顯示相機的圖像數據的插件。這不是一個圖像處理過程，它只是在簡單地查看圖像時非常有用。一般的USB攝像頭支持UVC，所以用戶可以使用ROS的uvc_camera功能包。首先，使用以下命令安裝uvc_camera功能包。
$ sudo apt-get install ros-kinetic-uvc-camera
將USB攝像頭連接到計算機的USB接口，然后使用以下命令運行uvc_camera功能包中的uvc_camera_node節點。
$ rosrun uvc_camera uvc_camera_node
然后用“rqt”命令運行rqt，之后從菜單中選擇[Plugins]→[Image View]。如果在左上方的消息選擇下拉列表中選擇“/image_raw”，則可以看到攝像頭拍攝的圖像。
除了從rqt菜單中選擇插件之外，還可以使用專用的運行命令，如下所示。
$ rqt_image_view
2.3 rqt_graph
rqt_graph是用圖形表示當前活動中的節點與在ROS網絡上傳輸的消息之間的相關性的工具。這對了解當前ROS網絡情況非常有用。用法很簡單。如以下示例所示，為了查看turtlesim功能包中的turtlesim_node和turtle_teleop_key，以及uvc_camera功能包中的uvc_camera_node節點，將他們分別在不同的終端中運行。
$ rosrun turtlesim turtlesim_node
$ rosrun turtlesim turtle_teleop_key
$ rosrun uvc_camera uvc_camera_node
$ rosrun image_ view image_view image:=image_raw
運行rqt_graph時，節點和話題的相關性會如下圖所示。
在上圖中，橢圓表示節點（/teleop_turtle、/turtlesim），方塊（/turtle1/cmd_vel）表示話題消息。箭頭表示發送和接收消息。可以看到，這兩個節點正在以平移速度和旋轉速度的消息類型（話題名稱：/turtle1/cmd_vel）發送和接收鍵盤的方向鍵值。
uvc_camera功能包也可以通過rqt_graph確認uvc_camera節點在發出/image_raw話題消息，並且image_view_xxx節點在訂閱它。這已經通過簡單的幾個節點確認過，但在實際的ROS編程中，會有數十個節點發送和接收各種話題消息。此時，rqt_graph對於檢查當前ROS網絡上節點的相關性會非常的有用。
2.4 rqt_plot
使用下面的命令運行rqt_plot，用戶也可以使用節點執行命令rosrun rqt_plot rqt_plot運行它。
$ rqt_plot
rqt_plot12是一個二維數據繪圖工具。繪圖意味着繪制坐標。換句話說，它接收到ROS消息並將其撒在坐標系上。例如，假設要標記turtlesim節點pose消息的x和y坐標。首先，運行turtlesim功能包中的turtlesim_node。
$ rosrun turtlesim turtlesim_node
然后在rqt_plot上方的Topic欄中輸入/turtle1/pose/，則會在二維（x軸：數據值，y軸：時間）坐標系中繪制/turtle1/pose/節點。或者，您可以使用下一個命令立即運行它，包括指定要圖示的話題。
$ rqt_plot /turtle1/pose/
接下來，運行turtlesim功能包中的turtle_teleop_key來移動屏幕上的烏龜。
$ rosrun turtlesim turtle_teleop_key
如下圖所示，可以看到在顯示龜的x位置、y位置、theta方向和平移轉速。這是顯示二維數據坐標的有用的工具。這里表示了turtlesim功能包，但rqt_plot也可以用於表達用戶開發的節點的二維數據。特別地，適合於隨着時間的推移顯示傳感器值，例如速度和加速度。
2.5 rqt_bag
rqt_bag是一個可以將消息進行可視化的GUI工具。ROS日志信息中的rosbag是基於文本的，但是rqt_bag對於圖像數據類的消息管理是非常有用的，因為rqt_bag多了可視化功能，因此可以立即查看攝像機的圖像值。在測試之前，運行rqt_image_view和rqt_graph的工具說明中提到的turtlesim和uvc_camera中的所有相關節點。接下來，用如下命令生成為一個bag文件，記錄相機的/image_raw和turtlesim的/turntlesim/turtle1/cmd_vel值
為了利用rqt_bag的特點，將USB攝像頭圖像保存為一個bag文件，然后使用rqt_bag進行播放。
$ rosrun uvc_camera uvc_camera_node
$ rosbag record /image_raw
$ rqt
使用 “ rqt ” 命令運行rqt ，然后從菜單中選擇[插件（ Plugins ） ] → [日志（Logging）]→[包（Bag）]。然后選擇左上方的文件夾圖標（Load Bag）加載剛才錄制的*.bag文件。然后，如下圖所示，用戶可以在時間軸上查看相機圖像的變化。還可以進行放大、回放和查看各時間點的數據值。如果右鍵單擊鼠標按鈕，則會出現“Publish”選項來重新發送消息。
參考：
《ROS_Robot_Programming》第六章