机器人系统——ROS2文档—ROS 入门学习路线

分类：ROS 框架 

类型：学习路线

 难度：初级

一、概述

二、前置要求

三、学习步骤

四、后续进阶

ROS 框架如同机器人内部的通信枢纽，实现机器人各模块间的数据交互。其包含消息通信、标准接口，同时支持多编程语言与多系统平台。

开发和维护 ROS 程序前，必须掌握框架基础概念。小乌龟仿真工具以及本站教程可帮助你快速上手。

无基础门槛。本文步骤将全程引导下载安装所有学习所需环境与工具。

（1）ROS 简介

参考前期已经发布的ROS介绍。

（2）节点

    节点是 ROS 2 拓扑图中的基本单元，通过客户端库与其他节点通信。节点可和同进程、跨进程或不同设备上的节点交互，也是 ROS 拓扑里的运算载体，遵循单一逻辑功能设计原则。

    节点可向指定话题发布数据，也能订阅话题接收数据。既可以作为服务客户端，请求其他节点执行运算；也可充当服务服务端，对外提供功能服务。针对耗时运算场景，节点能以动作客户端身份委托其他节点处理，或作为动作服务端响应任务请求。同时节点支持配置参数，可在运行过程中调整自身工作状态。

    一个节点往往会同时兼具发布器、订阅器、服务端、服务客户端、动作服务端、动作客户端等多重身份。

    节点之间依靠分布式发现机制自动建立通信连接。

（3）通信接口（话题、服务、动作）

    ROS 应用主要通过三类接口通信：话题、服务、动作。ROS 2 采用精简的接口定义语言（IDL）描述接口，便于工具自动生成多编程语言的接口源码。

    三类接口文件：

• 消息文件.msg：文本格式，定义消息字段，用于生成多语言消息代码

• 服务文件.srv：由请求、应答两部分消息结构组成

• 动作文件.action：包含目标请求、执行结果、过程反馈三段消息结构

    参考：https://docs.ros.org/en/lyrical/Concepts/Basic/About-Interfaces.html

（4）参数

    ROS 2 中的参数隶属于单个节点，可在节点启动及运行过程中配置节点，无需修改代码。参数生命周期与节点绑定，节点也可实现数据持久化，重启后恢复参数数值。

    参数可通过节点名、节点命名空间、参数名、参数命名空间定位，参数命名空间为可选配置项。

    每个参数由键名、数值、描述符三部分组成。键名为字符串；数值支持布尔、64 位整型、64 位浮点、字符串、字节数组，以及上述类型的数组。描述符默认无内容，可填写参数说明、数值范围、类型信息与各类约束条件。

    参考：https://docs.ros.org/en/lyrical/Concepts/Basic/About-Parameters.html

ROS 安装包包含运行必备组件。熟悉 Linux 系统推荐选用 Ubuntu 系统 deb 包安装；也可选择 Windows 二进制包安装。

ROS于小乌龟安装路径教程参考前期发布的文章。

小乌龟仿真是面向新手的轻量级二维仿真工具，可在可视化场景中理解 ROS 核心原理。

借助小乌龟工具熟悉各类通信机制，实操消息收发流程。

完成节点教程：认识节点

完成话题教程：认识话题

完成服务教程：认识服务

完成参数教程：认识参数

完成动作教程：认识动作

状态自检可以查看系统运行工况。节点通过日志输出事件与运行状态信息。跟随教程使用日志可视化工具，掌握日志排查方法。

参考教程：

启动文件可批量启动并配置多个节点进程，无需逐个开启终端、重复配置参数。完成教程：节点启动配置

参考教程：

回放数据可复现实验结果、调试机器人行为，也可用于项目成果分享。完成教程：数据录制与回放

参考教程：

想要全面掌握 ROS 框架，建议进一步学习 ROS 客户端程序库。