ROS总结理解
机器人操作系统入门_中科院软件所-重德智能机器人联合研究中心_中国大学MOOC(慕课)
可以参考视频学习
目录
.1ROS版本
.2 ROS架构
.3 ROS与IDE安装
.4 Catkin与工作空间
5.ROS的Package结构
6.ROS的常用指令
7.Metapackage
8.Master和Node
.9 Topic和msg
.10 Service和srv
.11 Parameter Serve
12.Action
13.Gazebo
14.RViz
15.Rqt
16.Rosbag
17.Client Library
References：
.1ROS版本
.2 ROS架构
ROS可以看作是一种中间件，沟通了自己写的代码和真正的操作系统(如Linux)。ROS由四部分组成：框架+工具+功能+社区。
ROS中的节点(Node)=电脑中的进程或可执行文件。ROS是一个模块化、分布式的架构，自带了进程管理和通信的相关功能。因此在开发的时候无需自己考虑进程的并行运行、协同调度等问题，简化了开发。
.3 ROS与IDE安装
关于ROS的安装，基本上直接按照官网安装流程(中文)安装即可，不难。安装完成后终端输入roscore，如果无报错说明安装成功。
推荐IDE：RoboWare Studio，官网是这里，但现在貌似上不去了。Github项目主页是这里，基于VS Code开发。官网打不开的话可以去Github下载deb包自己安装，点击这里去Github下载。
.4 Catkin与工作空间
Catkin(中文意思为柳絮))是ROS定制的编译构建系统，是对CMake的扩展。Catkin Workspace则是组织和管理package的文件夹，组织结构如下所示。
src是实际写代码的地方，可以放多个package，如下，其它是系统自动生成的。
package是Catkin编译的基本单元。
catkin_make用于初始化创建空间以及编译项目(常用)，基本操作命令如下。
- 初始化工作空间时，工作空间根目录下必须要有
src文件夹，否则会提示没有src文件夹，新建不了。
在编译时注意两点：
- 一是要在工作空间的根目录下
catkin_make，不然会报错； - 二是
catkin_make之后记得source一下catkin_ws/devel/setup.bash，否则可能会提示找不到可执行文件。
建立工作空间可能会遇到如下问题。
提示找不到包，这时候pip install catkin_pkg安装一下就好了。建好的工作空间终端输出如下。
5.ROS的Package结构
中文可叫做功能包，是ROS软件的基本组织形式，是Catkin的基本编译单元。一个package可以包含多个可执行文件(节点)。Package的完整结构如下：
CMakeLists.txt(必须):规定Catkin的编译规则package.xml(必须):自我描述，定义package的属性信息，如包名、版本、作者等。一般只需要改和就可以了。scripts:用于存放一些shell或python脚本include:源代码的头文件src:源代码，如cpp文件、py文件等msg:自定义消息格式，*.msgsrv:自定义服务，*.srvaction：自定义动作，*.actionconfig:参数、设置文件等，如*.yamllaunch:启动规则文件，*.launch，配合roslaunch命令可以一次运行多个可执行文件
6.ROS的常用指令
常用依赖：roscpp、rospy、std_msg、nav_msg等。直接在catkin_create_pkg时在包名后面空格加上即可。
全新新建工作空间终端代码：
mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd catkin_ws
catkin_make接着在工作空间中新建package：
catkin_create_pkg test roscpp rospy std_msg这样便建好了一个包。
而对于从Github上clone或下载下来的代码，在建好了工作空间后，可以按照如下方式安装。
cd ~/catkin_ws/src
git clone https://github.com/DroidAITech/ROS-Academy-for-Beginners.git
cd ~/catkin_ws
rosdep install --from-paths src --ignore-src --rosdistro=kinetic -y
catkin_make
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash需要注意的是下载的代码需要放到工作空间的src文件夹下，
第二是需要在工作空间根目录下安装包所需的依赖以及CatkinMake。最后别忘了source一下。
当然如果嫌麻烦也可以将最后一行添加到~/.bashrc中，在终端中输入echo "source ~/catkin_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc即可。这样每次CatkinMake后，重新打开终端即可。
注意：
最好不要CatkinMake后直接就运行。因为在打开终端时会载入~/.bashrc的内容，但这个时候你还没有CatkinMake，所以你载入的其实是上一次CatkinMake后的结果。当然如果说你的package项目不是第一次编译、名称也没有改变，那么setup.bash中的内容也就没有变，这样CatkinMake前载入也是可以的。
7.Metapackage
可以翻译为“元包”或“虚包”，其本身没有什么内容，只包含有package必备的CMakeLists.txt和package.xml。但它依赖了其它包(在package.xml中指定)，通过这种方式将多个包组合起来。这样做的好处就是在安装的时候就不需要一个个安装，而只安装一个metapackage就可以了。ROS中常见的Metapackage如下：
8.Master和Node
在ROS中，所有的Node都是通过Master管理的，因此如果想启动一个Node，必须先要启动Master(roscore)然后再启动节点(rosrun)。
话题通信中
发布者和订阅者都需要一个节点
（可以理解为连接master的一个端口，通信的话需要给一个端口进行通信）
Master:节点管理器。每个node启动的时候都要向master注册，管理node之间的通信。启动Master的命令是roscore，启动master的同时也会顺带启动rosout(日志输出)和parameter server(参数服务器)。
Node:ROS的进程，package里的可执行文件运行的示例，一般以功能划分。启动Node的命令是rosun [pkg_name] [node_name](必须先启动好master)；也可以以launch文件的方式启动：roslaunch [pkg_name] [*.launch](自动判断master是否运行，没有的话自动启动)，这样可以一次启动多个node。rosnode命令则用于查看和管理node，常用功能如下。
实际项目中，一般将用于启动机器人的包命名成name_bringup，这样在终端输入roslaunch name_bringup name.launch就可以启动机器人了
.9 Topic和msg
Topic:ROS中的异步通信方式，可以看作是一个“频道”，Node之间通过publish-subscribe机制通信，如下所示。
一个Topic可以被多个Node订阅，一个Node也可以发布多个Topic，同时一个Topic也可以由多个Node发送，是一种多对多的关系。Topic在代码层面是字符串。
Message:Topic内容的数据类型(格式标准)，定义在*.msg文件中。Message可以理解为类，而发布的一条条的信息则是类的对象。基本Message类型如下：
例如ROS里定义的Image的Message格式如下：
相关命令：
上图是运动小乌龟的时候echo出来的消息
.10 Service和srv
Service:ROS中的同步通信方式，Node间可以通过request-reply方式通信，如下。相比于Topic的“发了就不再管”或“只管接收”的单向通信，Service更加“有来有回”，所以比较适用于一些修改等场景，返回结果是是否修改成功。
节点（Node）就是Master分配给运行文件的端口
Topic和Service的对比： 
srv:Service通信的数据格式，定义在*.srv文件中。一个示例srv文件如下。
Service常用命令如下：
此外在自定义了Topic或Service后，都需要在package.xml和CMakeLists.txt中修改对应内容，如下。
.11 Parameter Serve
参数服务器中存储各种参数的字典(键值对)，可以用命令行、launch文件和node(API)读写。一般将系统中不常改变的参数、设置等放到参数服务器中。可以理解为参数服务器中的参数对于节点是共享的，节点可以读写内容。
命令行修改参数命令rosparam：
launch文件中修改参数：
一般用于单个参数设置，
12.Action
可以理解为升级版的Service。
Action通信的数据格式定义在*.action中。一个简单的示例如下：
13.Gazebo
ROS下的机器人仿真工具，Gazebo基于ODE物理引擎，用于动力学、导航、感知等任务的模拟。官网是这里。直接点击Gazebo的图标即可启动。
14.RViz
全称The Robot Visualization tool，是一个方便监控和调试的可视化工具，其本质上就是将一些订阅得到的数据可视化地显示出来，从而方便调试。在终端中直接输入rviz即可启动(需要先启动Master)。
15.Rqt
可视化工具，显示一些抽象的信息，如rqt_graph用于显示系统的通信架构，rqt_plot用于绘制一些动态参数曲线(如线速度、角速度、IMU数据等)，rqt_console用于查看日志等等。
16.Rosbag
ROS的命令行工具，用于记录和回放数据流。
基本使用：
17.Client Library
Client Library是ROS提供的用于编程的API库，如建立node、发布消息、调用服务等。比较常用的两个是roscpp和rospy。
roscpp常用函数如下:
rospy常用函数如下:
References：
ROS学习笔记1