本文將主要對clearpathrobotics網(wǎng)站關(guān)于ROS的介紹進(jìn)行翻譯。

1，何為ROS？

ROS(Robot Operating System)是遵從BSD許可的系統(tǒng)，它可以在PC上控制機(jī)器人的各個組件。ROS系統(tǒng)由多個各自獨立的節(jié)點（組件）組成，并且各個節(jié)點之間可以通過發(fā)布/訂閱(publish/subscribe)消息模型進(jìn)行通信。例如，我們將一個特定傳感器的驅(qū)動模塊作為一個ROS節(jié)點，其將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)布(publish)到消息流。這些消息可能會被某些節(jié)點獲取到，例如濾波器、記錄器、更高級系統(tǒng)中的應(yīng)用如導(dǎo)航、路徑查找等節(jié)點。

（從此段可以理解，ROS的publish操作為某個節(jié)點將其自身數(shù)據(jù)或傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到一個注冊到ROS中的消息池中，其他節(jié)點可以申請獲取數(shù)據(jù)，而publish數(shù)據(jù)的節(jié)點不關(guān)心哪些節(jié)點需要，其他節(jié)點如何獲取數(shù)據(jù)將在下面介紹。）

2，為何使用ROS？

ROS中的節(jié)點可以運行在不同的系統(tǒng)、平臺，甚至是不同的架構(gòu)中。假如有一個Arduino publish的消息，你可以使用筆記本訂閱(subscribe)此消息，也可以使用android手機(jī)駕駛摩托。對于用戶的需求，ROS具有靈活適應(yīng)性，并且它還是開源的，任何人都可以對它進(jìn)行維護(hù)。

3，核心概念

ROS啟動于ROS Master。Master允許其他ROS中不同軟件片（節(jié)點）查找對方或與對方交流。那樣，我們就不必指定“發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)到IP為127.0.0.1的電腦”，我們只需要簡單的告訴Node1發(fā)送消息到Node2.

如何實現(xiàn)節(jié)點間消息傳遞呢？通過publishing 和 subscribing Topics。

設(shè)想有一部相機(jī)安裝在機(jī)器人上，我們希望可以從相機(jī)中或者筆記本上看到圖像，同時讓機(jī)器人也可以看到這些圖像。

在我們的例子中，我們定義一個Camera Node，用于和相機(jī)通信（驅(qū)動），一個Image Processing Node運行在機(jī)器人上處理圖像數(shù)據(jù)，一個Image Display Node用于將圖像顯示在屏幕上。開始階段，所有節(jié)點（Node）都要注冊到Master上。Master可以認(rèn)為是一個查詢表，各個節(jié)點可以查詢它要把消息發(fā)送到哪個節(jié)點（peer to peer communication）。

注冊到ROS Master后，Camera Node 聲明它要Publish一個Topic叫做/image_data。另外兩個節(jié)點（Image Processing Node and Image Display Node）聲明他們Subscribe這個Topic /image_data。因此，一旦Camera Node 收到Camera發(fā)送的數(shù)據(jù)，就立即將數(shù)據(jù)/image_data直接發(fā)送到另外兩個節(jié)點。（實際上，這就類似于TCP/IP直連，不同的是他們是通過同一個通道image_data，這個image_data應(yīng)該就類似于共享內(nèi)存，這個理解不知道是否正確或者恰當(dāng)。）

那么你又想了，如果Image Processing Node想主動獲取Camera Node收到的數(shù)據(jù)怎么辦呢？ROS定義了Services用于解決這個問題。

節(jié)點可以在ROS Master上注冊一個特定的service，就像注冊它的消息（topic）一樣。在我們的例子中，Image Processing Node第一次請求/image_data，Camera Node將收集Camera的數(shù)據(jù)，然后發(fā)送給Image Processing Node。