ROS和Android相同是开源的，功用上也是相差无几，它能够供给硬件笼统，底层设备操控，常用功用完成，进程间音讯以及数据包办理。其共同之处在于，能够支撑多种言语，如C++、Python、Octave和LISP，乃至支撑多种言语混合运用，这能够简化开发者的作业。由于它是根据Linux的体系，其可靠性也会更高，体积能够做到更小，合适嵌入式设备。

  别的，ROS是一种分布式处理结构，开发者能够独自规划可执行文件。不同节点的进程能接纳、发布各种信息(例如传感，操控，状况，规划等等)。

  与Android相同，ROS也是业界公认的机器人三大操作体系之一（另一个为Ubuntu），不过ROS的开发门槛相对较高。Top博士自2009年第一次触摸到ROS后，便知道到其在机器人开发中的重要性，并竭尽全力在国内进行推行。可是跟着ROS近年来炽热，在教育中也发现许多新同伴对ROS的知道存在一些误区，为了加速小同伴们的学习速度，雷锋网本期公开课雷锋网约请Top和咱们共享一点自己学习和运用的经历和心得。

  雷锋网本期公开课面向想下手ROS却又不知从何下手的小同伴，为咱们整理好学习思路。内容包含但不限于ROS全球运用现状、中心概念、作业原理等学习要点，及仿真环境、东西库等需了解的内容。介绍了具体的学习途径及有用的资源链接。

  Top Liu，易科机器人实验室、（星火计划）ROS公开课联合发起人，致力于机器人技能的探究与共享，编撰各类技能文章近百篇，出书有《ROS机器人程序规划2》、《机器人编程实战》、《嵌入式机器人学》、《机器人与未来》。

  其时咱们学习ROS仍是以自学为主，所以会走许多的弯路，现在所谓的大神们也都是这样过来的。根本上前期开发机器人咱们都是各干各的，乃至是防着互相，生怕他人把咱们的代码、规划抄袭曩昔，这样其实咱们便是在重复地造轮子，进行一些底层的无聊作业。

  我最早触摸ROS是2009年在翻译《嵌入式机器人学》这本书，作者托马斯·布劳恩教授其时开发了一套RoBIOS的机器人操作体系，依照他的说法，这是最早的机器人操作体系，并且是能够嵌入式运用的。其时和他交流，他表明不会开源，并且价格特别高，其时在网上查找，不经意间看到了ROS，Box版别，很陈旧的版别。

  什么是ROS？这是个陈词滥调的问题，这儿用官网的界说来解释一下。ROS是一个适用于机器人的开源的元操作体系。它不是一个实在的操作体系，但它供给了操作体系运用的服务，包含硬件笼统，底层设备操控，常用函数的完成，进程间音讯传递，以及包办理。它也供给用于获取、 编译、编写、和跨计算机运转代码所需的东西和库函数。 它首要选用的是松耦合点对点进程网络，现在首要支撑的仍是Ubuntu体系，Mac OS X支撑，Windows现在有测验版别，但支撑的并不很好，不引荐。

  首要，现在机器人开发，软件开发的比重越来越大，而软件开发的时分软件结构的挑选，是软件架构规划中一个重要的决议计划，直接决议了软件开发的直接功率，以及后续功用的完成程度。

  为什么运用ROS呢？我总结了下，ROS有四大长处：1、松懈耦合的机制便当机器人软件结构的安排；2、最丰厚的机器人功用库，便当快速树立原型；3、十分便当的数据记载、剖析、仿线、学界和产业界的规范，便当学习和交流。运用一句话总结，运用ROS，能够便当迅速地树立好机器人原型。当然，它的功用不是最优的，可是这四条长处足以保证它在机器人操作体系里面的位置。

  然后，ROS比较好的一点是运用了BSD答应证，这是一个十分宽松的敞开答应证，答应在商业和闭源产品运用，这关于开发产品的创业公司是比较重要的一点。

  ROS是最巨大的运用者集体，是事实上的机器人规范，这是麻省理工在一篇文章中给出的谈论。然后在2016年ROS大会数据显现，现在在运用操作体系做开发的人员用户超越35万，其间活泼用户美国占第一位，我国占第二位。

  2016年官方支撑ROS的机器人超越了100个。现在现已有许多机器人公司选用了ROS体系来开发一些运用于全新商场的产品，如ClearPath、Rethink、Unbounded、Neurala、Blue River、Big-i，最典型的便是Willow Garage的PR2机器人。出资安排也对创业公司给予了极大的支撑，仅2015年相关风险出资安排就在根据ROS操作体系的机器人公司出资了超越1.5亿美元。Nvidia、博世、高通、英特尔、宝马以及大 疆等大公司也纷繁推出ROS接口。

  这是ROS其时的代码计算量，总行数现已超越了1400万，超越2477名作者。代码言语以C++为主，63.98%的代码是用C++写的，排名第二的是python，占13.57% ，也便是说ROS根本上都是运用这两种言语，能够完成大部分的功用。

  要想学ROS，应该从哪里下手，它的先后顺序是怎样的呢？ROS由四大部分构成，第一个是根底结构，这些通讯机制是怎样完成的；第二个是东西，包含仿真东西、调试东西等；第三个是表现它功用的package；第四个便是社区，怎样去上面下载、发布代码，和其他开发者交流学习。

  规划思维首要是分布式架构，将机器人的功用和软件，做成一个个节点，然后每个节点经过topic进行交流，但你这些节点能够安置在同一台机器上，也能够安置在不同机器上，还能够安置在互联网上。

  ROS的中心概念首要是这几个，首要是节点，然后是节点之间的通讯和论题，通讯的方法有两种，一个是刚刚讲的论题，一个是服务。那么，怎样办理ROS的这些节点和论题之间的交流呢？这就需求用到Master，也便是ROS办理器，它还保持了一个参数的服务。而怎样安排代码，便是经过功用包集与功用包。

  节点是各自独立的可执行文件，能够经过论题、服务或参数，与服务器或其他进程(节点)通讯。ROS经过运用节点的方法将代码和功用解耦，提高了体系容错才干和可维护性，使体系简化。一起，节点答应了ROS体系能够安置在恣意多个机器上并一起运转。关于节点需求留意的事项，节点在体系中必须有仅有的称号；节点能够运用不同的库进行编写，如roscpp和rospy，其间roscpp根据C++，rospy根据Python。

  节点之间经过topic机制进行通讯，topic机制是一个一对多的Publish/Subscribe 形式: 同一个论题也能够有许多个订阅者，它的底层传输依托的是TCP/IP，也能够是UDP。topic具体传输的message，具有必定的类型和数据结构，包含ROS供给的规范类型，和用户自界说类型。

  除了topic，ROS还供给另一种1对1的机制，也便是Service/Client，当你需求直接与节点通讯并取得应对时，将无法经过论题完成，这时需求运用该服务。

  Master向ROS体系中其他节点供给命名和注册服务，盯梢和记载论题的发布者和订阅者，使ROS 节点之间能够互相查找。一旦节点找到了互相，就能树立一种点对点的通讯方法。

  那么怎样安排代码呢？这首要依托功用包(Package) ，ROS中软件安排的根本形式，用于创立ROS程序。功用包包含源代码和功用包清单(Manifest)。功用包清单供给关于功用包、答应信息、依靠联系、编译标志等的信息。功用包清单是一个manifests.xml文件，经过这个文件能够完成对功用包的办理。

  ROS中心模块包含通讯结构根底、机器人特性功用以及东西集，通讯结构根底包含音讯传递、记载和回放音讯、远程进程调用、分布式参数体系；机器人特性功用包含规范机器人音讯，机器人几许库，机器人描绘言语，抢占式远程进程调用，确诊，位资估量、定位与导航；东西集包含指令式东西、可视化东西以及图形化接口。

  ROS具有许多第三方的中心东西的支撑，或者说Package。咱们比较常见的是右边这五个东西，Gazebo是一个三维仿真环境，OpenCV是咱们十分了解的计算机视觉库，PCL是点云库，MoveIt！是机械臂的规划操控库，Industrial是工业上会用的库。左面有三维仿真环境，别的两个其间值得一提的是MRPT，是一个十分好的机器人编程东西箱。然后，假如对实时操控要求比较高的话，能够考虑最下边的The Orocos Project。

  ROS用的最多的可视化东西是rqt（集成图画交互界面）和 rviz（3D 可视化东西）。

  ROS具有十分强的数据存储/回放功用，也便是运用bag存储topic(例如实际中的传感器数据)，今后调用bag的topic数据则不必每次都在实际中运转机器人，速度十分快。

  首要，咱们在校园学的是辅导主义，也便是传统的教育方法：教师讲，学生听，今日我在这儿其实也归于这种形式吧，而这种形式的缺陷在于开环或是闭环周期过长。另一种是制作主义，经过着手来学习，然后你能够得到实时反应，你学到的常识就能构成一个闭环。当然，你仍是要探索出一个套路，这样上手才干比较快。

  当然，比较好的套路仍是官网的那一套。首要依照官网的进程装置ROS，这个进程不要容易问问题，由于教程里讲得现已很理解了，大神们对这些问题也会比较轻视，通常会笑而不语。别的，主张初学者必定要认线个初级教程！然后就此打住！那些中级教程就不要再看了，阅读下都有啥即可，今后遇到类似问题再回来看即可，这个时分你的要点就应该回到机器人学及其实践上了，那20个初级教程都是能够在电脑上编程学习的，但不触及机器人学。

  接下来就应该运转实在的机器人、处理实在的问题。有的小同伴就会问，没有实在的机器人怎样办？当然也有方法，你能够在仿真环境里面运转。

  仿真环境由易到难首要有这三个：Turtlesim、ArbotiX、Gazebo。Turtlesim是一个QT开发的2D轨道显现界面，只能显现运动轨道；ArbotiX是含有一个差速驱动机器人的rviz模拟器，机器人运动及topic数据的3D显现，但不包含物理学引擎；Gazebo是功用彻底的3D物理模拟器，不过缺陷是十分重，对内存和显卡要求高，慎入！

  许多小同伴会问，ROS版别那么多，该用哪一个? 现在，ROS是一年推出一个版别。经过下载计算，咱们发现现在运用最多的仍是Indigo，所以关于初学者，主张仍是运用这个版别，由于这是现在运用人数最多、坑最少的版别。而假如Linux编程才干比较强的，能够运用Kinetic，它能够一向支撑到2021年。然后，你在挑选Ubuntu版别时，要与ROS版别需匹配。

  现在现已有许多IDE了，值得一提的是这个RoboWare Studio是咱们我国团队开发的一个开源IDE，现在刚刚推出64位版别。最近我也和RoboWare Studio的王博士交流了一下，他表明之后会推出32位版别，包含Arm集成开发环境的，并且许诺是免费的，今后也会在恰当的时分开源。

  其实学习ROS并不难，而许多小同伴遇到的问题在于关于Linux不了解。这个只能边用边学了，遇到问题也要善用查找，根本上这些问题都能在查找中找到答案。教程引荐这两个版别，一个是英文版别，一个中文版别。书的话，引荐《鸟哥的Linux私房菜》吧！

  关于群众学习者、一般开发者、机器人算法开发者，在2017年仍引荐运用ROS。关于软件架构的学习者、着重实时性的开发者，主张重视ROS2.0 。别的，我在知乎上关于这个问题也有具体的答复，有爱好的能够去看看。

  A：关于机器人现在操作体系哪家强这个问题，现在现已构成了各个阵营，咱们最近会安排一场争辩。首要是现在服务机器人用安卓的比较多。实时体系的话，我主张不要用ROS，由于ROS规划对象是家用移动智能机器人，最初的规划就不是针对实时操控的，不过ROS 2.0现已加入了实时性这个特性，咱们能够重视一下。

  A：方才讲了ROS它具有操作体系的特性，其间一个特性便是关于硬件的笼统，假如你用ROS的话，你不必过多重视底层硬件的东西，由于咱们都是依照规范来做好封装，你直接调用就OK，你首要的精力仍是放在机器人体系的规划和算法的开发上。

  A：据我所知，自动驾驶范畴一些大企业也是用ROS开发的，它的终究产品不必定是根据ROS，可是研制阶段我信任是会用到的，据所了解的确有一些是在用的。

  A：ROS不会代替Linux和Window，它根本便是两回事儿。Linux和Window是一个根本的操作体系，ROS是彻底针对机器人的上层架构，它能够依靠于Linux和Window，当然2.0开端，也开端独登时去作业。所以，你要搞清楚，哪些是ROS能够做，哪些是它不拿手的范畴。

  A：现在用ROS开发不是很好完成，假如用ROS 2.0，应该是能够的。由于ROS它用在分布式体系上，一个比较大的问题是需求一个Master，分布式体系是不需求Master的，所以假如你非要用ROS的话，就有点别扭。而ROS 2.0是没有中心节点的，是没有Master的，彻底分布式架构，那应该适用于多机器人的运用场景。