機器人操作系統ROS淺析
文章目錄
一、ROS簡介
二、學習路徑
三、ROS的核心概念
3.1 ROS是一種跨平臺模塊化軟件通訊機制
（1）節點Node——執行單元
（2）節點管理器 （ROS Master）—— 控制中心
3.2 話題通信
3.2 服務通信
3.3 文件系統
Reference
一、ROS簡介
ROS是Robot Operating System的縮寫，原本是斯坦福大學的一個機器人項目，后來由Willow Garage公司發展，目前由OSRF（Open Source Robotics Foundation, Inc）公司維護的開源項目。ROS就像手機界的安卓，電腦中的微軟；ROS雖然叫操作系統，但是真正底層的任務調度、編譯、尋址等任務還是由Linux操作系統完成，也就是ROS充其量是一個運行在Linux上的次級操作系統。
可以看某公司對ROS機器人算法工程師的要求：
（1）有機器人導航算法工作經驗
（2）熟練掌握Slam機器人導航，實現建圖、定位等功能；
（3）熟練使用ROS框架操控；
（4）熟練Linux系統、python和C++；
（5）扎實的數學功底。
ROS是一個操作系統
根據wikipedia定義，OS is system software that manages computer hardware and software resources and provides common services for computer programs。
計算機的操作系統將計算機硬件封裝起來，而應用軟件運行在操作系統之上，不用管計算機具體應用的是什么類型的硬件產品。這能大大提高軟件開發效率（否則大家只能都寫匯編了）。
同理，ROS則是對機器人的硬件進行了封裝，不同的機器人、不同的傳感器，在ROS里可以用相同的方式表示（topic等），供上層應用程序（運動規劃等）調用。
二、學習路徑
ROS主要編程語言是C++和python。
（1）ROS官方文檔：http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials
（2）中文版ROS教程：http://wiki.ros.org/cn/ROS/Tutorials（初級學前20講）
（3）大佬的ROS學習筆記
（4）中科院ROS入門課程
（5）補充中。
三、ROS的核心概念
3.1 ROS是一種跨平臺模塊化軟件通訊機制
ROS用節點（Node）的概念表示一個應用程序，不同node之間通過事先定義好格式的消息（Topic），服務（Service），動作（Action）來實現連接。
（1）節點Node——執行單元
執行具體任務的進程、獨立運行的可執行文件；
不同節點可使用不同的編程語言，可分布式運行在不同的主機；
節點在系統中的名稱必須是唯一的
（2）節點管理器 （ROS Master）—— 控制中心
為節點提供命名和注冊服務；
跟蹤和記錄話題/服務通信，輔助節點相互查找、建立連接；
提供參數服務器，節點使用此服務器存儲和檢索運行時的參數。
3.2 話題通信
話題（Topic）—— 異步通信機制
節點間用來傳輸數據的重要總線；
使用發布/訂閱模型，數據由發布者傳輸到訂閱者，同一個話題的訂閱者或發布者可以不唯一。
消息（Message）—— 話題數據
具有一定的類型和數據結構，包括ROS提供的標準類型和用戶自定義類型；
使用編程語言無關的.msg文件定義，編譯過程中生成對應的代碼文件。
3.2 服務通信
服務（Service）—— 同步通信機制
使用客戶端/服務器（C/S）模型，客戶端發送請求數據，服務器完成處理后返回應答數據；
使用編程語言無關的.srv文件定義請求和應答數據結構，編譯過程中生成對應的代碼文件。
3.3 文件系統
功能包（Package） ：ROS軟件中的基本單元，包含節點源碼、配置文件、數據定義等
元功能包（Meta Packages）：組織多個用于同一目的功能包
Reference
[1] https://www.cnblogs.com/qqfly/p/5851382.html
[2] ROS入門：https://zhuanlan.zhihu.com/p/26007106
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