近來找到的實習主要是做智能車控制，用到的也就是ROS機器人操作系統(tǒng)，ROS需要運行在一個操作系統(tǒng)上，這個操作系統(tǒng)常用的就是Linux，而公司用的就是Ubuntu，所以Ubuntu-ROS組合就是實習的主要學習內(nèi)容了。所以我就新開了一個坑，網(wǎng)絡上ROS的資源很豐富，我在此只是用以分享學習筆記。

1. ROS基本介紹

ROS是主流的機器人操作系統(tǒng)

官方將ROS解釋為框架、工具、功能和社區(qū)。

ROS實際上相當于一個 軟件工具集 ，采用分布式框架，通信框架是其主要組成部分，可將多個單獨設計的進程（節(jié)點）組合起來并同時運行。

各節(jié)點可實現(xiàn)各種不同的功能，并通過ROS這一橋梁實現(xiàn)相互通信。這樣的特點使其拓展性好，復用率高，極大地提高了龐大和冗雜的機器人設計過程的效率。

ROS能給開發(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，以及各種基礎程序包（控制、路徑、規(guī)劃等），只需在其上設計所要實現(xiàn)的特殊功能的部分并將它們組合起來即可。

2. 為什么選擇Ubuntu系統(tǒng)

軟件是機器人的核心。

機器人應用軟件需要運行在一個操作系統(tǒng)上， 該操作系統(tǒng)可以提供與機器人作動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程中具有極大的靈活性，并且提供相關許可允許用戶根據(jù)機器人應用對其進行修改。在這種應用背景下，Ubuntu快速響應能力、輕量級屬性及高度安全性的優(yōu)點得以展現(xiàn)。

當前，Ubuntu-ROS組合已成為機器人編程的一個理想選擇。

3. ROS框架

從根本上說，ROS是兩個程序或進程間通信的框架。

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實現(xiàn)這項工作。

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

更好的解決方案是我們可以編寫多個獨立的程序來處理傳感器數(shù)據(jù)、向作動器發(fā)送控制指令，但是這就需要在這些程序之間進行數(shù)據(jù)交換，而這恰恰就是我們使用ROS的場景。

4. ROS中兩個程序之間的通信如何完成

兩個程序分別被標記為節(jié)點1和節(jié)點2。當程序啟動時，節(jié)點便會和名為ROS Master的ROS程序通信。節(jié)點將所有信息發(fā)給ROS Master，包括它發(fā)送和收到的消息類型、本節(jié)點路由信息等。發(fā)送信息的節(jié)點稱為發(fā)布節(jié)點（Publisher Nodes），接收信息的節(jié)點稱為訂閱節(jié)點（Subscriber Nodes）。ROS Master擁有在計算機上正在運行的所有發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點的信息。如果節(jié)點1發(fā)送某個名為A的數(shù)據(jù)，而節(jié)點2正好訂閱了該消息，那么ROS Master就向兩個節(jié)點廣播彼此的節(jié)點信息（注意：不是消息）以幫助它們建立連接，這樣兩個節(jié)點就可以互相通信了。

ROS節(jié)點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)、浮點數(shù)、字符串等這類簡單類型的數(shù)據(jù)。這些節(jié)點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)點之間傳遞各種類型的數(shù)據(jù)了。這些消息通過一種類似于數(shù)據(jù)總線或者路徑標識的媒介進行傳播，我們稱為ROS話題（Topics）。每一條話題都有自己的名字，比如一個可以傳輸字符串數(shù)據(jù)的名為“chatter”的話題。

如果一個ROS節(jié)點想通過話題廣播消息，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1和節(jié)點2就是通過ROS話題發(fā)送和接受消息的。當ROS Master交換完兩個節(jié)點的信息之后，兩個節(jié)點間消息的發(fā)送和接收過程就開始了。

5. ROS中的一些名詞

ROS節(jié)點（Node） ：使用ROS API進行運算的進程。

ROS主機（Master） ：連接ROS節(jié)點的媒介程序。

** ROS參數(shù)服務器（Parameter Server）** ：指通常與ROS Master一起運行的一個程序。使用者在此服務器上存儲不同的參數(shù)，所有的節(jié)點都可以訪問它，使用者可以設置參數(shù)的保密性。如果某個參數(shù)是公共的，那么所有節(jié)點都可以訪問；但如果某個參數(shù)具有私有屬性，那么只有特定的節(jié)點才可以訪問這個參數(shù)。

ROS話題（Topic） ：即“總線”，ROS節(jié)點可以通過該總線發(fā)送或接收信息。一個節(jié)點可以發(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話題傳送的。ROS含有許多內(nèi)建的消息類型，當然使用者也可以定義他們自己的消息類型。