ROS学习笔记（三）——ROS的简单了解

最新推荐文章于 2024-12-03 11:05:32 发布
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分类专栏： ROS学习笔记 文章标签： 神经网络 pytorch 人工智能 机器学习
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本文介绍了ROS（机器人操作系统）的松耦合结构及其带来的优势，详细解释了ROS的六大核心组成部分：节点、节点管理器、话题通信、服务、参数及文件系统。通过这些介绍，读者能够更好地理解ROS的工作原理及其在机器人开发中的应用。

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ROS学习笔记（三）——ROS的简单了解

文章目录

一.关于ROS我们首先要了解到它是松耦合结构。

   这种结构方式也给它带来了许多优点：

（1）、分布式的结构

​     ROS中，一个节点代表一个进程，每个节点的功能可以单独完成，节点间可以按照不同的通信协议进行通信，而且节点的位置不固定，便于实现多机协同工作。

（2）、支持语言广泛

​     ROS不同节点的编程语言可以不同，比如一个节点用python，另一个节点可以用C++，支持C++、python、Java等。

（3）、支持多种组件化工具

​     例如rosbag（数据记录工具）、rviz（3D数据可视化工具）等

（4）、开源又免费

​     因为ROS遵循BSD的许可协议，所以可以随意修改和商业使用，所以满足我们需要的功能包数量也会不断增加。

二.详细讲讲ROS的组成成分

（1）.节点（Node）

特点：

​     执行具体任务的进程、可独立完成相关功能。

​     不同节点可使用不同的编程语言，位置不固定可分布在不同主机上运行。

​    节点在系统中的名称必须是唯一的，否则会导致功能紊乱。

（2）.节点管理器（ROS Master）

​     简单来说就是ROS所有节点的管理者，帮助不同节点间创建联系。

在这里插入图片描述

如图，举个小例子：

​     当Camera Node接收到数据后，会向ROSMaster发送相关的图像数据（注册），而Image Node会向ROSMaster发送请求图像数据的信息（注册），此时ROSMaster就会对两个节点的输入和需求进行匹配，如果合适，则帮助两个节点建立相应的通信。

（3）.话题通信（异步通信）

​    是节点间用来传输数据的重要形式。

结构大致如下：

在这里插入图片描述

​    publisher对应上上图的Camer Node，不断的给ROSMaster 发布（publish）对应的数据，而Subscriber对应的是上上图中的ImageNode，不断向ROSMaster订阅（subscribe）对应的数据。

​    其中，不管是发送的数据（Message）是图像还是指令，都是有自己的数据定义的，比如图像就有RGB属性。如果某些数据无法满足我们需求，则我们可以自定义数据（std_msgs）。

​     节点关系：多对多

​    一般用于数据传输，具有缓冲区

（4）服务（Service同步通信机制）

结构如下：

         在这里插入图片描述

​     其中，结构使用客户端/服务器(C/S）模型，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数据结构，编译过程中生成对应的代码文件。数据传输是请求一次，调用一次。

​    节点关系：一对多

​    一般用于逻辑处理，无缓冲区

（5）.参数（parameter）

​     ROSMaster中有一个参数服务器，它可以用于保存一部分参数用作全局共享字典（数据类型可多样）。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数据。

（6）.文件系统

​     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

​     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、编译标志等

​     元功能包（Meta Packages）：组织多个用于同一目的功能包

ifest）：记录功能包的基本信息，包含作者信息、许可信息、依赖选项、编译标志等

​     元功能包（Meta Packages）：组织多个用于同一目的功能包

         在这里插入图片描述
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