【ROS机器人】操作系统基础入门指南

持续更新。。。。。。。。。。。。。。。

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一、课程目标

通过本文，您将了解以下内容：

1. ROS的基本概念与架构
2. ROS通信机制（话题与服务）
3. 工作空间与功能包的创建方法
4. 常用命令行工具与可视化软件（RViz）的使用
5. 编写简单的launch文件实现多节点管理

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二、ROS简介

1. ROS是什么？

ROS（Robot Operating System） 是一个灵活的机器人软件开发框架，提供工具、库和协议，帮助开发者快速构建复杂机器人系统。其核心功能包括：

• 硬件抽象：统一硬件接口，简化传感器与执行器的集成。
• 进程间通信：支持分布式节点的消息传递。
• 软件复用：开源社区提供大量功能包，避免重复造轮子。
  

2. ROS发展史

• 2007年：诞生于斯坦福大学STAIR项目。
• 2010年：ROS 1.0发布，TurtleBot推出。
• 2017年：ROS 2.0发布，支持实时系统与多平台。
• 2020年：ROS Noetic成为最新的LTS版本，适配Ubuntu 20.04。

3. ROS架构

分为三个层次：

• 操作系统层：基于Linux内核（如Ubuntu）。
• 中间层：包含通信机制（TCPROS/UDPROS）、节点管理器（ROS Master）。
• 应用层：用户开发的节点（Node），实现具体功能。

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三、ROS核心概念

1. 节点（Node）

• 最小进程单元，负责单一功能（如控制电机、处理传感器数据）。
• 节点间通过话题（Topic）、服务（Service） 通信。

2. 通信机制

• 话题通信（Topic）

  • 异步通信，基于发布/订阅模型。
  • 示例：激光雷达节点发布扫描数据，导航节点订阅数据。

  # 发布者代码示例
  pub = rospy.<