ROS基础（1）——安装+小海龟

一、ROS是什么

ROS是机器人操作系统（Robot Operating System）的英文缩写，是用于编写机器人软件程序的一种具有高度灵活性的软件架构。

ROS提供一些标准操作系统服务，例如硬件抽象，底层设备控制，常用功能实现，进程间消息以及数据包管理。

ROS是基于一种图状架构，从而不同节点的进程能接受，发布，聚合各种信息（例如传感，控制，状态，规划等等）。

ROS可以分成两层，低层是上面描述的操作系统层，高层则是广大用户群贡献的实现不同功能的各种软件包，例如定位绘图，行动规划，感知，模拟等等。

可以查询ROS机器人元老 PR2、在国际空间站的Robonaut (R2)、2018年狗年跨年基于ROS的百度Apollo无人车等资料进行深入的了解

二、ROS设计框架

ROS是用于编写机器人软件程序的一种具有高度灵活性的软件架构。它包含了大量工具软件、库代码和约定协议，旨在简化跨机器人平台创建复杂、鲁棒的机器人行为这一过程的难度与复杂度。

ROS = Plumbing + Tools + Capabilities + Ecosystem
通讯机制、工具软件包、机器人高层技能以及机器人生态系统的集合体

一个目标：提高机器人研发中的软件复用率

五个特点：
(1）点对点的设计
节点单元、分布式网络、RPC+TCP/UDP通信系统、适合多机协同
(2）多语言支持
python、C++、Java等、语言无关的接口定义
(3）架构精简、集成度高
每个功能节点都可以单独编译、集成众多开源项目、接口统一提高软件复用性
(4) 组件化工具包丰富
3D可视化工具（rivz）、物理仿真环境（gazebo）、数据记录工具（rosbag）、Qt工具箱（rqt_*）
(5) 免费并且开源
BSD许可，可修改，复用，商用、软件包数量指数级增加，良好的生态环境

四位一体：
ROS=通讯机制+开发工具+应用功能+生态系统

三、开发环境搭建

知识树：

1、虚拟机VMware、Ubuntu、Linux

都学ros了，这些应该比较熟悉，在这里就不赘述了，要有基础才能更好的学

其中分区有如下建议：

swap区:
设为逻辑分区、作用跟电脑内存类似，大小也可以和电脑内存一样大;

/boot区:
设为主分区，引导系统的，分配20OM-50OM就可以，条件好些分配1G，开过一般200M就可以;

/.区(主分区):
设为主分区，存放系统，类似windows系统的C盘,大小根据电脑性能分配，一般建议存储空间的20%-35%;

/home区:
设为逻辑分区，储存用户数据文档的，剩下的存储空间全部给它就可以。

2、ROS系统

学习ros的网站

安装时遇到的各种问题可参考：
学习ROS初始遇到的各种问题及解决方法
Linux软件更新时出现的问题及解决方法

可以暂时跳过（6）（8）步骤

（1）在正式的安装前，先检查下Ubuntu初始环境是否配置正确
打开ubuntu的设置->软件与更新->ubuntu软件->勾选关键字universe , restricted , multiverse三项。如图所示:
（2）Ctrl+alt+T打开终端，输入指令sudo gedit /etc/apt/sources.list添加源，或者直接输入指令：

sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu$(lsb_release -sc) main" >/etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

（3）添加秘钥，不能用了从网上再找一下

sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654

（4）更新软件源

sudo apt update

在这里出现问题可参考上面给的链接

（5）安装ros（看好版本，版本不同指令不同）
查看版本Ubuntu版本：lsb_release -a或者cat /etc/issue

找到对应版本

我的是ubuntu20.04安装ROS Noetic指令如下

sudo apt install ros-noetic-desktop-full
#也可以安装某个指定的 ROS 软件包（使用软件包名称替换掉下面的PACKAGE）
sudo apt install ros-noetic-PACKAGE

在这里出现问题可参考上面给的链接

（6）初始化 rosdep
在使用 ROS 之前，需要初始化 rosdep。
rosdep 可安装想要被编译的源代码，或被某些 ROS 核心组件需要的系统依赖。

sudo apt install python3-rosdep2
sudo rosdep init
rosdep update

在这里出现问题可参考上面给的链接

（7）设置环境
用户在使用 ROS 的功能包前，需要添加 ROS 环境变量，这样系统才能找到相应的ROS 功能包。
下面的命令就是在当前 bash 会话中添加 ROS 环境变量，但其只在当前会话中有效，每次打开新的终端时，都要重新设置，所以不建议使用此法。

source /opt/ros/noetic/setup.bash

可以将配置命令写入到用户的.bashrc 文件中，然后使用 source 命令将该配置文件生效，
这样每次新开 bash 会话（如打开终端） ROS 环境变量自动添加，很方便：

echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

（8）构建工厂依赖
安装 rosinstall 和其他构建 ROS 包的依赖项，终端运行下面命令:

sudo apt install python3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool build-essential
sudo apt install python3-rosdep
或者
sudo apt-get install python-rosinstall python-rosinstall-generator python-wstool build-essential

为了创建和管理自己的 ROS 工作区，需要有各种各样的工具。
例如： rosinstall 是一个经常使用的命令行工具，它使你能够轻松地从一个命令下载许多 ROS 包的源树。

（9）启动节点管理器
启动小乌龟程序，执行的第一条ros指令是roscore，其作用就是用于节点管理，在一个ros系统中，有且只有一个，它是ros节点运行的前提，所以在执行启动ros节点前，第一步都需要执行roscore。

roscore

正常情况是这样的：

（10）启动小海龟仿真器包
pacakge即包，一个包可以包含多个节点，ros应用程序发布时，通常都是以包为单位，在小乌龟实例中，包即是turtlesim
ctrl+alt+t打开一个新的终端，输入

rosrun turtlesim turtlesim_node

（11）
ctrl+alt+t再打开一个新的终端，输入

rosrun turtlesim turtle_teleop_key

出现下图且可用键盘操作小海龟即ros安装成功

（12）查看所有的文件包

rospack list

（13）查看所有功能包

apt-cache search ros-kinetic

（14）查看 ROS 环境
在安装 ROS 期间，会看到提示说需要 source 多个 setup.*sh 文件中的某一个，或者甚至提示添加这条’source’命令到启动脚本里面。这些操作是必须的，因为 ROS 是依赖于某种组合空间的概念，而这种概念就是通过配置脚本环境来实现的。这可以让针对不同版本或者不同软件包集的开发更加容易。如果在查找和使用 ROS 软件包方面遇到了问题，首先要检查脚本环境是否配置正确。

一个检查像 ROS_ROOT 和 ROS_PACKAGE_PATH 这样的环境变量的方法是，通过
以下命令查看：

env | grep ROS     

由上图所示，可以看到的ROS 环境变量， ROS 的功能包路径， ROS 安装的根目录， ROS 版本等

（13）卸载ROS

sudo apt-get purge ros-*         # *功能包的名字  卸载功能包
sudo apt-get autoremove          # 卸载包的依赖包

3、ROS常用命令