ROS笔记（1） ROS简介

最新推荐文章于 2025-06-22 19:37:41 发布
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分类专栏： ROS笔记 文章标签： ROS
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ROS是源自斯坦福大学与Willow Garage的合作，旨在提升机器人代码复用率和建立全球协作环境的开源操作系统。它不是传统操作系统，而是基于Linux的分布式处理框架，支持节点间的松耦合通信。ROS的主要特点是分布式进程、功能包管理和多种语言支持，并拥有庞大的开源社区。目前推荐的版本是Melodic，其名称遵循英文字母顺序。

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ROS笔记（1） ROS简介

1. ROS的起源

ROS系统是起源于2007年斯坦福大学人工智能实验室的项目与机器人技术公司Willow Garage的个人机器人项目（Personal Robots Program）之间的合作
2008年之后就由Willow Garage来进行推动

在这里插入图片描述
2010年Willow Garage公司发布了开源机器人操作系统ROS（robot operating system），很快在机器人研究领域展开了学习和使用ROS的热潮。

2. ROS的概述

ROS是开源的，是用于机器人的一种后操作系统，或者说次级操作系统
它提供类似操作系统所提供的功能，包含硬件抽象描述、底层驱动程序管理、共用功能的执行、程序间的消息传递、程序发行包管理，它也提供一些工具程序和库用于获取、建立、编写和运行多机整合的程序

在这里插入图片描述
ROS不是传统的操作系统，如Windows、Linux和Android
反而是在利用现有的操作系统

在这里插入图片描述
使用ROS前需要先安装诸如Ubuntu的Linux发行版操作系统，之后再安装ROS
现在win10也开始逐步支持安装ROS

3. ROS的目的

首要目的是在机器人研发领域提高代码复用率，建立一个在全球范围内协作开发机器人软件的环境
在这里插入图片描述
ROS是一种分布式处理框架（又名Nodes）
这使可执行文件能被单独设计，并且在运行时松散耦合
这些过程可以封装到数据包（Packages）和堆栈（Stacks）中，以便于共享和分发

ROS还支持代码库的联合系统，使得协作亦能被分发
这种从文件系统级别到社区一级的设计让独立地决定发展和实施工作成为可能
上述所有功能都能由ROS的基础工具实现

4. ROS的特点

ROS的运行架构：一种使用ROS通信模块实现模块间P2P的松耦合的网络连接的处理架构
它执行若干种类型的通讯，包括基于服务的同步RPC（远程过程调用）通讯、基于Topic的异步数据流通讯，还有参数服务器上的数据存储
但是ROS本身并没有实时性

  • 分布式进程
    ROS采用了分布式的框架
    通过点对点的设计让机器人的进程可以分别运行，便于模块化的修改和定制，提高了系统的容错能力
    它以可执行进程的最小单位（节点Node）的形式进行编程，每个进程独立运行，并有机地收发数据

  • 功能包单位管理
    由于它以功能包的形式管理着多个具有相同目的的进程
    所以开发和使用起来很容易，并且很容易共享、修改和重新发布

  • 多种语言支持
    ROS支持多种编程语言
    C++、Pyhton和已经在ROS中实现编译，是目前应用最广的ROS开发语言
    Lisp、C#、Java等语言的测试库也已经实现
    为了支持多语言编程，ROS采用了一种语言中立的接口定义语言来实现各模块之间消息传送
    通俗的理解就是，ROS的通信格式和用哪种编程语言来写无关，它使用的是自身定义的一套通信接口

  • 开源社区
    ROS具有一个庞大的社区ROS WIKI(http://wiki.ros.org/)
    当前使用ROS开发的软件包已经达到数千万个，相关的机器人已经多达上千款
    此外，ROS遵从BSD协议，对个人和商业应用及修改完全免费

5. ROS的版本

ROS1.0版本发布于2010年，基于PR2机器人开发了一系列机器人相关的基础软件包
随后ROS版本迭代频繁，目前已经发布到了 Melodic


虽然目前使用人数最多的是Kinetic和Indigo这两个版本
但官网现在（2019.5.20）推荐的是 Melodic 版本
不过一般情况下，不同版本的文件移植也是可以的

ROS 版本Ubuntu版本
Melodic（推荐）Ubuntu 18.04
LunarUbuntu 17.04
KineticUbuntu 16.04
JadeUbuntu 15.04
IndigoUbuntu 14.04

ROS的每个版本的名称的首字母是按照英文字母的顺序来制定
并将乌龟Turtle作为图标
在这里插入图片描述

参考：

ROS官方wiki
古月居
ROS机器人开发实践 (书籍)

谢谢！

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<think>好的，我现在需要帮用户查找与ROS相关的学习笔记、教程和资料汇总。首先，用户提供的三个引用内容都是关于ROS学习笔记的，应该充分利用这些信息。 首先看引用[1]，里面提到了ROS的简介、安装过程和发布-订阅示例，还提到加入社区和开发应用。这可能是一个入门级的教程，适合新手。接下来是引用[2]，主要讲安装过程中可能遇到的问题，比如模型下载慢、tf包错误，以及使用QT加载工作空间。这部分内容对安装和故障排除有帮助。引用[3]则讨论了ROSmaster的作用和C++实现publisher的方法，涉及节点通信机制，适合进阶学习。 用户需要的是综合性的资料汇总，所以我应该将这三个引用内容整合起来，分门别类地呈现。比如分为基础概念、安装指南、核心机制、实践示例、常见问题等部分。同时，根据引用中的内容，可以推荐官方文档和社区资源，因为引用[1]提到了官方仓库和社区。 接下来需要考虑用户可能的学习路径，从安装到基础概念，再到实际应用和问题解决。因此，回答的结构应该按逻辑顺序排列，便于用户逐步学习。同时，生成的相关问题需要围绕用户可能遇到的后续疑问，比如安装问题、通信机制、实际应用案例等。 另外，用户可能对中英文资源都有需求，但引用中提到的都是中文笔记，所以优先推荐中文资料，但也要补充官方英文资源，因为官方文档通常更全面。同时，需要确保每个部分都标明引用的来源，比如引用[1]、[2]、[3]，这样用户知道信息的具体出处。 最后，检查是否有遗漏的部分，比如实践项目或社区资源，这些能帮助用户进一步学习和解决问题。确保回答结构清晰，覆盖ROS的基础到进阶内容，并提供实用的问题解决方案和资源链接。</think>### ROS学习资料与笔记汇总 #### 一、基础概念与安装指南 1. **ROS核心特性与架构** - ROS采用分布式架构，核心包含节点（Node）、话题（Topic）、服务（Service）和参数服务器（Parameter Server）[^3] - 通过ROSmaster实现节点注册管理，但节点间通信建立后不再依赖主节点[^3] - 典型应用场景：机器人运动控制、传感器数据处理、SLAM算法实现等[^1] 2. **安装与配置** - 推荐使用Ubuntu系统，按官方仓库说明逐步安装 - 常见问题解决方案： - Gazebo模型下载缓慢：手动下载模型放置于`~/.gazebo/models`[^2] - TF报错处理：删除编译文件重新编译或等待依赖加载完成[^2] - 开发环境搭建：支持QT、PyCharm等IDE集成ROS工作空间[^2] #### 二、核心机制详解 $$ \begin{cases} \text{节点通信} & \text{发布-订阅模式（Topic）} \\ \text{服务调用} & \text{请求-响应模式（Service）} \\ \text{参数管理} & \text{全局参数服务器} \end{cases} $$ 3. **实践示例代码** ```python # 发布者示例（Python） import rospy from std_msgs.msg import String def talker(): pub = rospy.Publisher('chatter', String, queue_size=10) rospy.init_node('talker', anonymous=True) rate = rospy.Rate(10) # 10Hz while not rospy.is_shutdown(): hello_str = "hello world %s" % rospy.get_time() pub.publish(hello_str) rate.sleep() ``` #### 三、进阶学习路径 | 学习阶段 | 推荐资源 | 重点内容 | |---------|----------|----------| | 初级 | 《ROS机器人开发实践》 | 基础概念、TF变换、URDF建模 | | 中级 | ROS Navigation官方文档 | 路径规划、SLAM实现 | | 高级 | ROS-Industrial项目 | 工业机器人应用开发 | #### 四、推荐学习资源 1. **官方文档** - [ROS Wiki](http://wiki.ros.org/)（英文） - 中文社区翻译文档（推荐[古月居](https://www.guyuehome.com/)） 2. **实战项目案例** - TurtleBot3仿真开发套件 - MIT开源课程《机器人学导论》实验案例 3. **社区资源** - GitHub热门仓库： - [ros/ros_tutorials](https://github.com/ros/ros_tutorials) - [PID控制算法实现](https://github.com/pid/simulation)
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