近來(lái)找到的實(shí)習(xí)主要是做智能車控制，用到的也就是ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)，ROS需要運(yùn)行在一個(gè)操作系統(tǒng)上，這個(gè)操作系統(tǒng)常用的就是Linux，而公司用的就是Ubuntu，所以Ubuntu-ROS組合就是實(shí)習(xí)的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容了。所以我就新開(kāi)了一個(gè)坑，網(wǎng)絡(luò)上ROS的資源很豐富，我在此只是用以分享學(xué)習(xí)筆記。

1. ROS基本介紹

ROS是主流的機(jī)器人操作系統(tǒng)

官方將ROS解釋為框架、工具、功能和社區(qū)。

ROS實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè) 軟件工具集 ，采用分布式框架，通信框架是其主要組成部分，可將多個(gè)單獨(dú)設(shè)計(jì)的進(jìn)程（節(jié)點(diǎn)）組合起來(lái)并同時(shí)運(yùn)行。

各節(jié)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)各種不同的功能，并通過(guò)ROS這一橋梁實(shí)現(xiàn)相互通信。這樣的特點(diǎn)使其拓展性好，復(fù)用率高，極大地提高了龐大和冗雜的機(jī)器人設(shè)計(jì)過(guò)程的效率。

ROS能給開(kāi)發(fā)人員提供可視化界面工具，包含諸如Gazebo、Rviz等用于仿真和調(diào)試的基本工具，以及各種基礎(chǔ)程序包（控制、路徑、規(guī)劃等），只需在其上設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的特殊功能的部分并將它們組合起來(lái)即可。

2. 為什么選擇Ubuntu系統(tǒng)

軟件是機(jī)器人的核心。

機(jī)器人應(yīng)用軟件需要運(yùn)行在一個(gè)操作系統(tǒng)上， 該操作系統(tǒng)可以提供與機(jī)器人作動(dòng)器和傳感器通信的功能 。基于Linux的操作系統(tǒng)在與底層硬件交互的過(guò)程中具有極大的靈活性，并且提供相關(guān)許可允許用戶根據(jù)機(jī)器人應(yīng)用對(duì)其進(jìn)行修改。在這種應(yīng)用背景下，Ubuntu快速響應(yīng)能力、輕量級(jí)屬性及高度安全性的優(yōu)點(diǎn)得以展現(xiàn)。

當(dāng)前，Ubuntu-ROS組合已成為機(jī)器人編程的一個(gè)理想選擇。

3. ROS框架

從根本上說(shuō)，ROS是兩個(gè)程序或進(jìn)程間通信的框架。

For example，如果程序A想要向程序B發(fā)送數(shù)據(jù)，并且程序B也想要向程序A發(fā)送數(shù)據(jù)，那么可以輕松地用ROS實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)工作。

一個(gè)機(jī)器人可能有許多傳感器、作動(dòng)器和計(jì)算單元。怎樣才能做到控制這么多作動(dòng)器及這么多傳感器數(shù)據(jù)呢？我們可以只用一個(gè)程序完成這些嗎？這當(dāng)然可以。但是這并不是一個(gè)好方法。

更好的解決方案是我們可以編寫(xiě)多個(gè)獨(dú)立的程序來(lái)處理傳感器數(shù)據(jù)、向作動(dòng)器發(fā)送控制指令，但是這就需要在這些程序之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而這恰恰就是我們使用ROS的場(chǎng)景。

4. ROS中兩個(gè)程序之間的通信如何完成

兩個(gè)程序分別被標(biāo)記為節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2。當(dāng)程序啟動(dòng)時(shí)，節(jié)點(diǎn)便會(huì)和名為ROS Master的ROS程序通信。節(jié)點(diǎn)將所有信息發(fā)給ROS Master，包括它發(fā)送和收到的消息類型、本節(jié)點(diǎn)路由信息等。發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)稱為發(fā)布節(jié)點(diǎn)（Publisher Nodes），接收信息的節(jié)點(diǎn)稱為訂閱節(jié)點(diǎn)（Subscriber Nodes）。ROS Master擁有在計(jì)算機(jī)上正在運(yùn)行的所有發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)的信息。如果節(jié)點(diǎn)1發(fā)送某個(gè)名為A的數(shù)據(jù)，而節(jié)點(diǎn)2正好訂閱了該消息，那么ROS Master就向兩個(gè)節(jié)點(diǎn)廣播彼此的節(jié)點(diǎn)信息（注意：不是消息）以幫助它們建立連接，這樣兩個(gè)節(jié)點(diǎn)就可以互相通信了。

ROS節(jié)點(diǎn)可以彼此間互相傳送不同類型的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以包含像整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、字符串等這類簡(jiǎn)單類型的數(shù)據(jù)。這些節(jié)點(diǎn)間相互傳遞的不同類型的數(shù)據(jù)稱為 ROS消息（Messages） 。有了ROS消息，我們就可以在節(jié)點(diǎn)之間傳遞各種類型的數(shù)據(jù)了。這些消息通過(guò)一種類似于數(shù)據(jù)總線或者路徑標(biāo)識(shí)的媒介進(jìn)行傳播，我們稱為ROS話題（Topics）。每一條話題都有自己的名字，比如一個(gè)可以傳輸字符串?dāng)?shù)據(jù)的名為“chatter”的話題。

如果一個(gè)ROS節(jié)點(diǎn)想通過(guò)話題廣播消息，那么它只需要給ROS話題發(fā)送消息即可，消息中就包含了消息的數(shù)據(jù)類型（所以不用另外告知topics 數(shù)據(jù)的類型）。

圖4-12中，節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2就是通過(guò)ROS話題發(fā)送和接受消息的。當(dāng)ROS Master交換完兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息之后，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間消息的發(fā)送和接收過(guò)程就開(kāi)始了。

5. ROS中的一些名詞

ROS節(jié)點(diǎn)（Node） ：使用ROS API進(jìn)行運(yùn)算的進(jìn)程。

ROS主機(jī)（Master） ：連接ROS節(jié)點(diǎn)的媒介程序。

** ROS參數(shù)服務(wù)器（Parameter Server）** ：指通常與ROS Master一起運(yùn)行的一個(gè)程序。使用者在此服務(wù)器上存儲(chǔ)不同的參數(shù)，所有的節(jié)點(diǎn)都可以訪問(wèn)它，使用者可以設(shè)置參數(shù)的保密性。如果某個(gè)參數(shù)是公共的，那么所有節(jié)點(diǎn)都可以訪問(wèn)；但如果某個(gè)參數(shù)具有私有屬性，那么只有特定的節(jié)點(diǎn)才可以訪問(wèn)這個(gè)參數(shù)。

ROS話題（Topic） ：即“總線”，ROS節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)該總線發(fā)送或接收信息。一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以發(fā)布或者接收任意數(shù)量的話題。

ROS消息（Message） ：消息基本上都是通過(guò)話題傳送的。ROS含有許多內(nèi)建的消息類型，當(dāng)然使用者也可以定義他們自己的消息類型。