28、机器人操作系统ROS 2：从原理到应用的全面解析

机器人操作系统ROS 2：从原理到应用的全面解析

1. 模块化开源架构（MOSA）简介

ROS是模块化开源架构（MOSA）的一个典型例子。MOSA的重要性就如同家里统一规格的电器插头，它为软件提供了标准化接口，实现了即插即用的兼容性。其优势主要体现在以下几个方面：
- 模块化 ：允许将软件拆分成独立的模块进行开发、调试和运行。在ROS之前，代码往往集中在一个可执行文件中，难以利用单板计算机（SBC）的多核特性，拆分功能独立运行也很困难。
- 减少交互问题 ：在传统的单一架构中，修改某个部分（如电机驱动的时序）可能会影响其他部分（如相机的传感器时序）。而在MOSA中，机器人的各个部分（如机械臂控制器）独立运行，相互之间的交互仅限于所创建的接口，减少了很多潜在问题。
- 丰富的标准库 ：ROS提供了大量标准的接口和程序库，无需自己创建转向接口（ROS有Twist命令）和相机图像数据类型等，还可以直接使用USB相机驱动和查看器。

2. ROS 2 概述

2.1 基本概念

ROS 2基于发布/订阅机制，不同的程序或进程可以在不知道接收方的情况下传递信息。具体如下：
- 节点（Node） ：每个在ROS中进行通信的程序或代码称为节点，每个节点都有唯一的名称。
- 主题（Topic） ：节点在主题上发布数据，主题代表消息的接口。
- 消息（Message） ：消息是具有数据类型（如