ros是linux發行版本嗎

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ros是linux發行版本。ROS全稱Robot Operating System，譯為機器人操作系統；它基于Linux內核，只能在Linux下運行。ROS提供一些標準操作系統服務，例如硬件抽象，底層設備控制，常用功能實現，進程間消息以及數據包管理。ROS可以分成兩層，低層是上面描述的操作系統層，高層則是廣大用戶群貢獻的實現不同功能的各種軟件包，例如定位繪圖、行動規劃、感知等。

ROS定義介紹

ROS全稱Robot Operating System，譯為機器人操作系統。基于Linux內核，目前只能在Linux下運行。

ROS設計者將ROS表述為“ROS = Plumbing + Tools + Capabilities + Ecosystem”，即ROS是通訊機制、工具軟件包、機器人高層技能以及機器人生態系統的集合體。

顧名思義，ROS是一個系統。它和我們用的普通操作系統類似，ROS將底層的機器人硬件封裝起來，也就是說，不同的機器人中包含的各種底層參數，在使用ROS進行開發的人員眼里，都是一樣的。這里還要提一下，目前ROS沒有一個可視化界面。我們所用的Windows、Linux能直接看到圖像界面并操作，是因為它們有一個可視化界面，而ROS沒有。我們所謂的操作系統，并不一定是都要有可視化界面才算的，如果有興趣的可以去看一下最早期的操作系統，只有命令行，并沒有絢麗多彩的界面。

ROS提供一些標準操作系統服務，例如硬件抽象，底層設備控制，常用功能實現，進程間消息以及數據包管理。ROS是基于一種圖狀架構，從而不同節點的進程能接受，發布，聚合各種信息（例如傳感，控制，狀態，規劃等等）。

ROS可以分成兩層，低層是上面描述的操作系統層，高層則是廣大用戶群貢獻的實現不同功能的各種軟件包，例如定位繪圖，行動規劃，感知，模擬等等。

ROS是一個多義詞，它還可以是一種通訊機制。在ROS開發中，用節點（Node）表示應用程序，一個節點就是一個可執行程序。節點之間就是通過ROS進行通信。ROS通過節點管理器（Master）對各個節點進行管理。至于具體的原理實現等后續再說。

此外，ROS還代表一系列用于機器人開發的工具包、算法、技能、平臺、生態等。

ROS的歷史。說白了，ROS就是一幫大佬在開發機器人的時候覺得比較好的東西（可以是一些好用的庫、軟件，也可以是一些思想、協議、標準）匯集在一起后形成的東西。在機器人的開發中，各種各樣的機器人沒有統一的標準，每次開發一個自己沒見過的機器人都需要重新去學習大量的東西，十分的不方便，于是，大佬們借鑒操作系統產生的思想，覺得為什么不可以給機器人也做一套系統來對底層進行封裝呢？于是，ROS產生了。經過歲月的打磨，ROS越來越完善，用的人也越來越多了。

ROS功能作用

如果你要問我ROS是干什么的，那你只需要知道一句話就夠了。ROS是用來做機器人或者機器臂開發的。

機器人開發的歷史中，標準化的工作還是沒有做到位。不同的機器人，所用的系統、程序等等都不一樣，這樣導致只要跨平臺，開發起來就十分的困難。為了解決這樣的問題，ROS誕生了。ROS可以通過封裝，使得底層硬件對于開發者來說變得透明，大大降低了跨平臺開發的難度。

之所以選擇ROS，上面說了那么多其實大家也應該明白了，無非就是，用的人多，普及范圍廣。ROS所包含的領域、資料、功能、內容、知識等十分豐富，不用它你想去自己編庫么？

1. ROS的性能特色

在正式學習ROS之前，先介紹ROS的幾個特性，即元操作系統、分布式通信機制、松耦合軟件框架、豐富的開源功能庫等，來幫大家建立一些感性的認識。

ROS是一個機器人領域的元操作系統。也就是說，它并不是真正意義上的操作系統，其底層的任務調度、編譯、設備驅動等還是由它的原生操作系統Ubuntu Linux完成。

ROS實際上是運行在Ubuntu Linux上的亞操作系統，或者說軟件框架，但提供硬件抽象、函數調用、進程管理這些類似操作系統的功能，也提供用于獲取、編譯、跨平臺的函數和工具。

ROS的核心思想就是將機器人的軟件功能做成一個個節點，節點之間通過互相發送消息進行溝通。這些節點可以部署在同一臺主機上，也可以部署在不同主機上，甚至還可以部署在互聯網上。ROS網絡通信機制中的主節點（master）負責對網絡中各個節點之間的通信過程進行管理調度，同時提供一個用于配置網絡中全局參數的服務。

ROS是松耦合軟件框架，利用分布式通信機制實現節點間的進程通信。ROS的軟件代碼以松耦合方式組織，開發過程靈活，管理維護方便。

ROS具有豐富的開源功能庫。ROS是基于BSD（Berkeley Software Distribution，伯克利軟件發行）協議的開源軟件，允許任何人修改、重用、重發布以及在商業和閉源產品中使用，使用ROS能夠快捷地搭建自己的機器人原型。

2. ROS的發行版本

與Linux發行版類似，ROS發行版內置了一系列常用功能包，即將ROS系統打包安裝到原生系統中。ROS最初是基于Ubuntu系統開發的，ROS的發行版本名稱也和Ubuntu采用了同樣的規則，即版本名稱由兩個相同首字母的英文單詞組成，版本首字母按字母表遞增順序選取，圖1-1展示了ROS的一些主要版本。

ROS系統架構

安裝完ROS后，很多朋友應該迫不及待想立馬開始寫程序。由于ROS的架構比較復雜，為了后面容易理解遇到的各種概念，這里先討論一下ROS的系統架構，好讓大家對ROS中的各種概念有全面性把控。按照官方的說法，可以分別從計算圖、文件系統和開源社區視角來理解ROS架構。

1. 從計算圖視角理解ROS架構

ROS中可執行程序的基本單位叫節點（node），節點之間通過消息機制進行通信，這樣就組成了一張網狀圖，也叫計算圖，如圖1-3所示。

節點是可執行程序，通常也叫進程。ROS功能包中創建的每個可執行程序在被啟動加載到系統進程中后，就是一個ROS節點，如圖1-3中的節點1、節點2、節點3等。

節點之間通過收發消息進行通信，消息收發機制分為話題（topic）、服務（service）和動作（action）三種，如圖1-3中的節點2與節點3、節點2與節點5采用話題通信，節點2與節點4采用服務通信，節點1與節點2采用動作通信。計算圖中的節點、話題、服務、動作都要有唯一名稱作為標識。

ROS利用節點將代碼和功能解耦，提高了系統的容錯性和可維護性。所以最好讓每個節點都具有特定的單一功能，而不是創建一個包羅萬象的龐大節點。如果用C++編寫節點，需要用到ROS提供的roscpp庫；如果用Python編寫節點，需要用到ROS提供的rospy庫。

消息是構成計算圖的關鍵，包括消息機制和消息類型兩部分。消息機制有話題、服務和動作三種，每種消息機制中傳遞的數據都具有特定的數據類型（即消息類型），消息類型可分為話題消息類型、服務消息類型和動作消息類型。消息機制和消息類型將在1.5節中展開講解。

數據包（rosbag）是ROS中專門用來保存和回放話題中數據的文件，可以將一些難以收集的傳感器數據用數據包錄制下來，然后反復回放來進行算法性能調試。

參數服務器能夠為整個ROS網絡中的節點提供便于修改的參數。參數可以認為是節點中可供外部修改的全局變量，有靜態參數和動態參數。靜態參數一般用于在節點啟動時設置節點工作模式；動態參數可以用于在節點運行時動態配置節點或改變節點工作狀態，比如電機控制節點里的PID控制參數。

主節點負責各個節點之間通信過程的調度管理。因此主節點必須要最先啟動，可以通過roscore命令啟動。

2. 從文件系統視角理解ROS架構

ROS程序的不同組件要放在不同的文件夾中，這些文件夾根據不同的功能對文件進行組織，這就是ROS的文件系統結構，如圖1-4所示。

工作空間是一個包含功能包、編譯包和編譯后可執行文件的文件夾，用戶可以根據自己的需要創建多個工作空間，在每個工作空間中開發不同用途的功能包。在圖1-4中，我們創建了一個名為catkin_ws的工作空間，其中包含src、build和devel三個文件夾。

• src文件夾放置各個功能包和配置功能包的CMake配置文件CMakeLists.txt。這里說明一下，由于ROS中的源碼采用catkin工具進行編譯，而catkin工具又基于CMake技術，所以我們在src源文件空間和各個功能包中都會見到一個CMake配置文件CMakeLists.txt，這個文件起到配置編譯的作用。

• build文件夾放置編譯CMake和catkin功能包時產生的緩存、配置、中間文件等。

• devel文件夾放置編譯好的可執行程序，這些可執行程序是不需要安裝就能直接運行的。一旦功能包源碼編譯和測試通過后，可以將這些編譯好的可執行文件直接導出與其他開發人員分享。

功能包是ROS中軟件組織的基本形式，具有創建ROS程序的最小結構和最少內容，它包含ROS節點源碼、腳本、配置文件等。

i. CMakeLists.txt是功能包配置文件，用于編譯Cmake功能包編譯時的編譯配置。

ii. package.xml是功能包清單文件，用xml的標簽格式標記該功能包的各類相關信息，比如包的名稱、開發者信息、依賴關系等，主要是為了使功能包的安裝和分發更容易。

iii. include/<pkg_name>是功能包頭文件目錄，可以把功能包程序中包含的*.h頭文件放在這里。include目錄之所以還要加一級路徑<pkg_name>是為了更好地區分自己定義的頭文件和系統標準頭文件，<pkg_name>用實際功能包的名稱替代。不過這個文件夾不是必要項，比如有些程序沒有頭文件。

iv. msg、srv和action這三個文件夾分別用于存放非標準話題消息、服務消息和動作消息的定義文件。ROS支持用戶自定義消息通信過程中使用的消息類型。這些自定義消息不是必要的，比如程序只使用標準消息類型。

v. scripts目錄存放Bash、Python等腳本文件，為非必要項。

vi. launch目錄存放節點的啟動文件，*.launch文件用于啟動一個或多個節點，在含有多個節點的大型項目中很有用，為非必要項。

vii. src目錄存放功能包節點所對應的源代碼，一個功能包中可以有多個節點程序來完成不同的功能，每個節點程序都可以單獨運行。這里src目錄存放的是這些節點程序的源代碼，你可以按需創建文件夾和文件來組織源代碼，源代碼可以用C++、Python等編寫。

3. 從開源社區視角理解ROS架構

ROS是開源軟件，各個獨立的網絡社區分享和貢獻軟件及教程，形成了強大的ROS開源社區，如圖1-5所示。

ROS的發展依賴于開源和共享的軟件，這些代碼由不同的機構共享和發布，比如GitHub源碼共享、Ubuntu軟件倉庫發布、第三方庫等。ROS的官方wiki是重要的文檔討論社區，在里面可以很方便地發布與修改相應的文檔頁面。ROS的answer主頁里有大量ROS開發者的提問和回答，對ROS開發中遇到的各種問題的討論很活躍。

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