ROS(機械人操作系統)簡介

一、ROS是什麼

ROS(機械人操作系統)是一個為機械人開發而生的開源操作系統，它提供了一系列的庫和工具，讓機械人程序的編寫更加高效、更具有復用性和可擴展性。ROS可以在Linux、Windows、Mac OS等多種平台上運行。

ROS的核心思想是分佈式計算。不同的軟件組件通過ROS的通信機制來進行數據傳遞和數據處理，不同的軟件組件之間可以部署在不同的計算機上，實現分佈式計算。ROS的通信機制基於網絡協議，支持TCP/IP、UDP等多種協議。

ROS的設計原則包括：模塊化、透明、工具和庫、多語言、自由開放、社塊支持、實時性和健壯性。

二、ROS的特點

1、模塊化

ROS的組件被設計成多模塊和可重用的結構，這種結構可以允許使用者選擇不同的模塊和工具來滿足他們的需求。

2、透明

ROS的透明度是指整個系統中的各個組件可以完全透明地看到其他組件，並與其進行交互。這樣，系統的交互性大大增加，系統變得更加靈活和可移植。

3、工具和庫

ROS提供了很多基礎工具和庫，使開發者能夠快速地集成硬件驅動和算法。

4、多語言

ROS支持多種編程語言，包括C++,Python和Lisp等，使得開發者可以選擇不同的編程語言來適配不同的應用場景。

5、自由開放

ROS是一個免費的開源軟件，並且完全開放給開發者，使得開發者可以使用源代碼或二進制軟件來構建他們的應用程序。

6、社區支持

ROS擁有一個龐大的開發者社區，社區成員可以共享代碼、技巧、問題、解決方案，使得ROS在廣大開發者中廣泛應用和不斷發展。

7、實時性和健壯性

ROS非常注重實時性和健壯性，包括實時通訊、實時控制、實時數據處理等方面的支持。

三、ROS的應用

ROS廣泛應用於機械人技術領域，例如機械人感知、地圖構建、路徑規劃、智能識別、視覺跟蹤和控制等方面。

ROS還有很多具體的應用場景，如：

1、RoboCup機械人足球比賽

2、自主導航機械人

3、智能家居

4、可穿戴設備，如手部傳感器套件MyoDroid。

ROS提供了很多工具和庫，使得開發者可以更快地構建機械人應用程序。

四、ROS的代碼示例

1、ROS的第一個”Hello World!”程序

#include 
int main(int argc, char **argv)
{
   ros::init(argc, argv, "hello_world");
   ros::NodeHandle n;
   ROS_INFO("This is a ROS node named hello_world.");   
   return 0;
}

這是ROS的第一個程序，可以在ROS中創建一個節點，並且輸出一條Hello World!的消息。

2、ROS的消息發佈和訂閱示例

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"

void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
  ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());
}

int main(int argc, char **argv)
{
  ros::init(argc, argv, "listener");

  ros::NodeHandle n;

  ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);

  ros::spin();

  return 0;
}

這是ROS的消息發佈和訂閱示例，可以實現一個節點發佈一個消息，另一個節點訂閱這個消息，並輸出這個消息。

3、ROS的服務調用和響應示例

#include "ros/ros.h"
#include "beginner_tutorials/AddTwoInts.h"

bool add(beginner_tutorials::AddTwoInts::Request  &req,
         beginner_tutorials::AddTwoInts::Response &res)
{
  res.sum = req.a + req.b;
  ROS_INFO("request: x=%ld, y=%ld", (long int)req.a, (long int)req.b);
  ROS_INFO("sending back response: [%ld]", (long int)res.sum);
  return true;
}

int main(int argc, char **argv)
{
  ros::init(argc, argv, "add_two_ints_server");
  ros::NodeHandle n;

  ros::ServiceServer service = n.advertiseService("add_two_ints", add);
  ROS_INFO("Ready to add two ints.");
  ros::spin();

  return 0;
}

這是ROS的服務調用和響應示例，可以通過服務請求將兩個整數相加，然後響應回答。

五、總結

ROS是機械人操作系統中一款非常重要的開源軟件，提供了很多工具和庫，使得開發者可以更快地構建機械人應用程序。

ROS的特點包括模塊化、透明、工具和庫、多語言、自由開放、社區支持、實時性和健壯性，在機械人技術領域廣泛應用。