ROS从入门到放弃（学习笔记1）

Posted 2021-10-04 lightningwl

最近在想着做机器人，机缘巧合接触到了ROS，在这里分享一下我学习ROS的经历。

首先就是安装ROS，安装ROS网上有很多资料可以查到，但是我在安装的时候初始化一直出问题，基本网上什么方法都尝试了，总是在最后一步失败，最后实在没办法了，就淘宝上买了一个ROS安装工具，很快就装好了。真香！

安装并测试好ROS以后，就是学习一些ROS的核心概念，这里我主要是看古月居的视频，我大概把我的理解说一下。（本篇文章只是把自己对基本概念的理解进行阐述）

1.1 ROS是什么

首先就是要知道ROS包括什么？在学习以后，我的理解是ROS是由通信机制、开发工具、应用功能、生态系统组成的集合，主要目标就是用来提高机器人研发中的软件复用率。接下来就可以从这四大部分了解ROS。

• 通信机制：ROS为我们提供了一个非常重要的松耦合分布式通信框架，这个框架可以抽象成一系列的节点图。
• 开发工具：ROS提供了诸如命令行&编译器、TF坐标变换、Rviz、QT工具箱、Gazebo等工具来帮助开发。
• 应用功能：ROS的应用功能是非常庞大的，我们无论开发机械臂还是无人机，任意的机器人都可以在ROS里面找到相关的原型。比如Navigation（导航）、SLAM（建图）、Movelt（机械臂运动规划）。
• 生态系统：ROS的生态系统包括：发行版（Distribution）、软件源（Repository）、ROS wiki、邮件列表（Mailing list）、ROS Answers、博客（Blog）。

1. 发行版（Distribution）：ROS发行版包括一系列带有版本号、可以直接安装的功能包。
2. 软件源（Repository）：ROS依赖于共享网络上的开源代码，不同的组织机构可以开发或者共享自己的机器人软件。
3. ROS wiki：记录ROS信息文档的主要论坛。
4. 邮件列表（Mailing list）：交流ROS更新的主要渠道，同时也可以交流ROS开发的各种疑问。
5.  ROS Answers：咨询ROS相关问题的网站。
6. 博客（Blog）：发布ROS社区中的新闻、图片、视频（http://www.ros.org/news）。

1.2 ROS核心概念

• 节点和节点管理器：

1. 节点（Node）：是ROS中一个具体的执行单元，是用来执行某个具体功能的可独立运行的可执行文件。不同的节点可以使用不同的编程语言。
2. 节点管理器（ROS Master）：是ROS中的控制中心，是ROS 所有节点的管理者。所有的节点都需要去找节点管理器注册，节点管理器去记录节点的个各种信息，帮助节点之间建立联系。所以我们可以看到各个节点并不知道彼此的存在，他们都是通过节点管理器进行通信的。节点管理器另一个比较重要的功能就是，它可以提供参数服务器，节点可以使用此服务器存储和检索运行时的参数。

ROS为节点之间的通信设置了两种通信方式：话题和服务

• 话题通信：

1. 话题（Topics）：采用异步通信机制。使用发布者和订阅者模型，同一个话题的订阅者和发布者可以不唯一。话题的通信方式是单向数据的传输，节点可以发布信息到一个话题，同样也可订阅话题来接收消息。
2. 消息（Messages）：通道中传输的数据。用来描述传输话题数据的数据类型，有一定类型和数据结构。使用编程语言无关的.msg文件定义，编译过程中生成对应的代码文件。

 

 

• 服务通信：

1. 服务（Service）：采用同步通信机制。使用客户端/服务器（C/S）模型，由客户端发送请求数据，服务器完成处理后返回应答数据。使用编程语言无关的.srv文件定义请求和应答的数据结构，编程过程中生成对应的代码文件。

 

话题通信和服务通信的区别：

个人认为，话题通信类似于写信，我们很难及时得到对方的反馈，而服务通信就类似于打电话，很快我们就可以得到对方的反馈。以下则是更加全面的对比：

• 参数（Parameter）：我们知道，节点管理器另一个比较重要的功能就是，它可以提供参数服务器，它会保存一些参数作为一个全局的共享字典。所有节点都可以通过网络来访问这个共享字典，字典里面的数据类型是多变的，变量的名字和变量的值都是要存到字典里面的。参数适合存储静态、非二进制的配置参数，不适合存储动态配置的参数。
• 文件系统

1. 功能包（Package）：ROS软件中的基本单元，包含节点源码、配置文件、数据定义等。
2. 功能包清单（Package manifest）：记录功能包的基本信息，包含作者信息、许可信息、依赖选项、编辑标志等。
3. 元功能包（Meta Package）：组织多个用于同一目的的功能包。