ROS1（二）：ROS1基础概念

2 August, 2022. It was a Tuesday.

ROS1基础概念

ROS简介

ROS = 通信机制+开发工具+应用功能+生态系统

根据ROS系统代码的维护者和分布来标示，主要有两大部分：

• main：核心部分，主要由 Willow Garage 公司和一些开发者设计、提供以及维护。它提供了一些分布式计算的基本工具，以及整个 ROS 的核心部分的程序编写。
• universe：全球范围的代码，有不同国家的ROS社区组织开发和维护。一种是库的代码，如OpenCV、PCL等；库的上一层是从功能角度提供的代码，如人脸识别，他们调用下层的库；最上层的代码是应用级的代码，让机器人完成某一确定的功能。

一般是从另一个角度对ROS分级的，主要分为三个级别：计算图级、文件系统级、社区级。

• 计算图级：描述程序是如何运行的；
• 文件系统级：程序文件是如何组织和构建的；
• 社区级：程序的分布式管理；

ROS通讯

计算图是ROS处理数据的一种点对点的网络形式。程序运行时，所有进程以及他们所进行的数据处理，将会通过一种点对点的网络形式表现出来。这一级主要包括几个重要概念：节点（node）、消息（message）、主题（topic）、服务（service）。

节点（Node）- ROS中的执行单元：

• 执行具体任务的进程、独立运行的可执行文件；
• 不同节点可使用不同的编程语言，可分布式运行在不同的主机；
• 节点在系统中的名称必须是唯一的；

节点管理器（Master）- 控制中心：

• 为节点提供命名和注册服务；
• 跟踪和记录话题/服务通信，辅助节点相互查找、建立连接；
• 提供参数服务器，节点使用此服务器存储和检索运行时参数；

话题（Topic）- 单向异步通信机制：

• 节点间用来传输数据的重要总线；
• 使用发布/订阅模型，数据由发布者传输到订阅者，同一个话题的订阅者和发布者可以不唯一；

消息（Message）- 话题传输的数据：

• 具有一定的类型和数据结构，包括 ROS 提供的标准类型和用户自定义类型；
• 使用编程语言无关的 .msg 文件定义，编译过程中生成对应的代码文件；

服务（Service）- 双向同步通信机制：

• 使用客户端/服务器模型，客户端发送请求数据，服务器完成处理后返回应答数据；
• ROS Master 通过RPC（Remote Procedure Call Protocol，远程过程调用）提供了登记列表和对其他计算图表的查找。没有控制器，节点将无法找到其他节点，交换消息或调用服务。
• 使用编程语言无关的 .srv 文件定义请求和应答数据结构，编译过程中生成对应的代码文件；

参数（parameter）- 全局共享字典：

• 可通过网络访问的共享、多变量字典；
• 节点使用此服务器来存储和检索运行时的参数；
• 适合存储静态、非二进制的配置参数，不适合存储动态配置的数据；

ROS文件系统

ROS的文件系统分为：元功能包 -》 功能包 -》 功能包清单/消息类型/服务类型/代码/其他：

• 功能包（Package）：ROS软件中的基本单元，包含节点源码、配置文件、数据定义等；
• 功能包清单（Package manifest）：记录功能包的基本信息，包含作者信息、许可信息、依赖选项、编译标志等；
• 元功能包（Meta Packages）：组织多个用于同一目的功能包；