ROS basic ROS 基础

### ROS (Robot Operating System) 基础 #### 一、ROS 概述 ROS (Robot Operating System) 并非传统意义上的操作系统，而是一个灵活的框架，用于编写机器人软件。它提供了一种通信机制，包括硬件抽象层、设备驱动、库、节点间的通信以及软件包管理等功能。 #### 二、ROS 特点 - **点对点设计**：ROS 设计的核心理念之一是其点对点的架构，这种设计允许各个节点之间进行高效的信息交换。 - **多语言支持**：ROS 支持多种编程语言，包括 C++、Python、Lisp 和 Java 等。 - **模块化和封装**：ROS 通过将复杂的驱动程序和算法封装成模块化的包来简化开发过程。 - **易于测试**：ROS 提供了模拟器等工具，可以轻松地在虚拟环境中测试机器人软件，也可以通过回放数据来进行测试。 - **丰富的工具包**：ROS 配备了大量的工具包，如 Gazebo（模拟器）、Rviz（可视化工具）、rxplot（数据绘图工具）等，这些工具能够帮助开发者快速搭建和调试机器人系统。 #### 三、ROS 发展历史 ROS 的发展历程可以追溯到 2007 年，最初由 Willow Garage 开发，并于 2010 年正式发布了 ROS 1.0。从 2013 年起，ROS 由 Open Source Robotics Foundation(OSRF) 维护和管理。目前 ROS 2.0 已经发布，进一步提升了系统的稳定性和安全性。 #### 四、支持的操作系统 ROS 主要支持 Ubuntu 操作系统，尤其是 Ubuntu 14.04 LTS 版本搭配 ROS Kinetic。此外，ROS 还能在其他操作系统上运行，如 MacOS X、Debian、OpenSuse、Fedora 和 Windows 等。 #### 五、支持的机器人类型 ROS 支持多种类型的机器人，详情可见 [http://www.ros.org/wiki/Robots](http://www.ros.org/wiki/Robots)，从简单的教育机器人到复杂的工业机器人均有覆盖。 #### 六、传感器支持 ROS 支持各种传感器，包括但不限于： - **1D/2D/3D 距离传感器**：如红外测距传感器、Hokuyo 和 Sick 激光雷达、Microsoft Kinect、Asus Xtion 等。 - **摄像头**：支持 RGB 和 RGB-D 摄像头，以及单目和双目摄像头。 - **力矩/触觉传感器**：用于感知物理交互。 - **位置估计传感器**：如 IMU（惯性测量单元）和 GPS。 - **射频识别(RFID)**：用于对象识别和跟踪。 - **传感器/执行器接口**：支持与其他外部设备的连接。 #### 七、ROS 安装步骤 以下是在 Ubuntu 14.04 上安装 ROS Indigo 的步骤： 1. **设置源列表**：在 `/etc/apt/sources.list.d/` 目录下创建 `ros-latest.list` 文件，并添加 ROS 存储库地址。 2. **设置密钥**：通过 `apt-key` 命令安装存储库密钥。 3. **更新软件包列表**：使用 `apt-get update` 更新本地软件包索引。 4. **安装 ROS**：通过 `apt-get install ros-indigo-desktop-full` 命令安装完整的桌面版 ROS。 5. **初始化 rosdep**：执行 `sudo rosdep init` 和 `rosdep update` 初始化并更新 rosdep。 6. **配置环境变量**：在用户的 `.bashrc` 文件中添加 `source /opt/ros/indigo/setup.bash` 来设置环境变量。 更多详细信息可以参考 [http://www.aicrobo.com/ubuntu_for_ros.html](http://www.aicrobo.com/ubuntu_for_ros.html)。 #### 八、ROS 核心概念 ROS 中有几个重要的概念： - **节点(Node)**：代表了执行特定任务的进程，一个机器人通常由多个节点组成。 - **节点管理器(Master)**：作为中央服务器，管理所有节点之间的通信。 - **主题(Topic)**：用于消息发布与订阅的通信机制。 - **服务(Service)**：一种请求-响应式通信机制。 - **包(Package)**：包含源代码、资源和其他文件的单元。 - **堆(Stack)**：一组相关的包。 - **消息(Message)**：用于在节点之间传输数据的数据结构。 了解这些基本概念对于使用 ROS 开发机器人应用至关重要。通过掌握 ROS 的基础知识，开发者能够更有效地利用 ROS 的强大功能，构建出更加智能和高效的机器人系统。