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终于有人把ROS机器人操作系统讲清楚了

发布时间:2022-01-18 16:27:39 所属栏目:云计算 来源:互联网
导读:可能很多初学者听到机器人操作系统,就被操作系统几个字吓住了。其实简单点说,ROS就是一个分布式的通信框架,帮助程序进程之间更方便地通信。 一个机器人通常包含多个部件,每个部件都有配套的控制程序,以实现机器人的运动与视听功能等。那么要协调一个
       可能很多初学者听到机器人操作系统,就被“操作系统”几个字吓住了。其实简单点说,ROS就是一个分布式的通信框架,帮助程序进程之间更方便地通信。
 
       一个机器人通常包含多个部件,每个部件都有配套的控制程序,以实现机器人的运动与视听功能等。那么要协调一个机器人中的这些部件,或者协调由多个机器人组成的机器人集群,怎么办呢?这时就需要让分散的部件能够互相通信,在多机器人集群中,这些分散的部件还分散在不同的机器人上。解决这种分布式通信问题正是ROS的设计初衷。
 
       随着越来越多的人参与ROS开发及源码贡献,社区涌现出大量的第三方工具和实用开源软件包,使ROS变成现在的样子。
 
一个经常让初学者困惑的地方是,学会了ROS就是学会机器人开发了吗?当然不是,严格意义上讲ROS只是一套通信框架而已,机器人中的各种算法和应用程序依然是用C++、Python等常见编程语言进行开发的。
 
1. ROS的性能特色
 
在正式学习ROS之前,先介绍ROS的几个特性,即元操作系统、分布式通信机制、松耦合软件框架、丰富的开源功能库等,来帮大家建立一些感性的认识。
 
ROS是一个机器人领域的元操作系统。也就是说,它并不是真正意义上的操作系统,其底层的任务调度、编译、设备驱动等还是由它的原生操作系统Ubuntu Linux完成。
 
ROS实际上是运行在Ubuntu Linux上的亚操作系统,或者说软件框架,但提供硬件抽象、函数调用、进程管理这些类似操作系统的功能,也提供用于获取、编译、跨平台的函数和工具。
 
ROS的核心思想就是将机器人的软件功能做成一个个节点,节点之间通过互相发送消息进行沟通。这些节点可以部署在同一台主机上,也可以部署在不同主机上,甚至还可以部署在互联网上。ROS网络通信机制中的主节点(master)负责对网络中各个节点之间的通信过程进行管理调度,同时提供一个用于配置网络中全局参数的服务。
 
ROS是松耦合软件框架,利用分布式通信机制实现节点间的进程通信。ROS的软件代码以松耦合方式组织,开发过程灵活,管理维护方便。
 
ROS具有丰富的开源功能库。ROS是基于BSD(Berkeley Software Distribution,伯克利软件发行)协议的开源软件,允许任何人修改、重用、重发布以及在商业和闭源产品中使用,使用ROS能够快捷地搭建自己的机器人原型。
 
2. ROS的发行版本
 
与Linux发行版类似,ROS发行版内置了一系列常用功能包,即将ROS系统打包安装到原生系统中。ROS最初是基于Ubuntu系统开发的,ROS的发行版本名称也和Ubuntu采用了同样的规则,即版本名称由两个相同首字母的英文单词组成,版本首字母按字母表递增顺序选取,图1-1展示了ROS的一些主要版本。
 
3. ROS的学习方法
 
要想学好以及用好ROS,需要进行大量的实践操作。因此在快速了解ROS的核心概念和编程范式后,就要结合大量的实际项目来深入理解ROS。学会用正确的方式解决问题,能帮你更快地提高能力。ROS的学习资源主要有以下几个。
 
官网:www.ros.org 源码:github.com Wiki:wiki.ros.org 问答:answers.ros.org 二ROS系统架构
 
安装完ROS后,很多朋友应该迫不及待想立马开始写程序。由于ROS的架构比较复杂,为了后面容易理解遇到的各种概念,这里先讨论一下ROS的系统架构,好让大家对ROS中的各种概念有全面性把控。按照官方的说法,可以分别从计算图、文件系统和开源社区视角来理解ROS架构。

(编辑:PHP编程网 - 湛江站长网)

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