认识ROS
ROS=通信机制+开发工具+应用功能+生态系统
目的：提高机器人研发中的软件复用率。
1、ROS中的通信机制
松耦合分布式通信：
注意：什么是耦合、紧耦合、松耦合？
1.1 耦合
耦合是两个或多个模块之间的相互关联。在软件工程中，两个模块之间的耦合度越高，维护成本越高。因此，在系统架构的设计过程中，应减少各个模块之间的耦合度，以提高应用的可维护性。
1.2 紧耦合
紧耦合架构本质是Cliernt/Server的模型，如下图所示：
优点是：架构简单、设计简单、开发周期短、能够快速的开发、投入、部署、应用。 但随着集群规模的扩大，系统的稳定性逐渐变差，主要原因如下： 1、同步操作导致对网络资源消耗大。同步操作在数据发送和数据返回之间，有很大一段是空闲的，这种空闲占用是对网络资源的极大浪费。 2、安全控制力度差，因为服务器直接暴露给客户机，容易引发网络攻击行为。 3、程序代码之间关联度过高，不利于模块化处理。
1.3 松耦合
松耦合架构本质上是在cliernt/server模型之间加入一个代理，把CS模型变成CAS模型。 在新的架构下，客户机的角色不变，代理服务器承担起与客户机的通信，和对客户机的识别判断工作，服务器位于代理服务器后面，对客户机来说不可见，它只负责数据处理工作，另外我们也把CS模型的同步操作改为CAS的代理处理。 如下图所示：
优点如下：
多任务并行处理能力获得极大提升。
实现负载自适应机制（根据当时运行环境，松耦合架构分配并行工作任务，避免超载现象）。
基本杜绝了对Server服务端的网络攻击行为，由于代理服务器的隔绝和筛查作用， 同时结合其它安全管理手段，外部攻击在代理服务器处就被识别和过滤掉了，这样就保护了后面的服务器不受影响。
异步操作减少了网络资源消耗和操作关联。
提高了系统的可维护性。
2、ROS中的开发工具
2.1命令行&编译器
2.2 TF坐标变换
2.3 QT工具箱
2.4 Rviz
2.5 Gazebo
3、ROS中的应用功能
3.1 Navigatiorn
3.2 SLAM
3.3 MoveIt
4、ROS 中的生态系统
ROS中的核心概念
1、通信机制
2、节点与节点管理器
3、话题通信
4、服务通信
5、话题VS服务
6、参数
7、文件系统
ROS通讯机制介绍
机器人是一种高度复杂的系统性实现，在机器人上可能集成各种传感器(雷达、摄像头、GPS...)以及运动控制实现，为了解耦合，在ROS中每一个功能点都是一个单独的进程，每一个进程都是独立运行的。更确切的讲，ROS是进程（也称为Nodes）的分布式框架。 因为这些进程甚至还可分布于不同主机，不同主机协同工作，从而分散计算压力。不过随之也有一个问题: 不同的进程是如何通信的？也即不同进程间如何实现数据交换的？在此我们就需要介绍一下ROS中的通信机制了。
ROS 中的基本通信机制主要有如下三种实现策略:
话题通信(发布订阅模式)
服务通信(请求响应模式)
参数服务器(参数共享模式)
本章的主要内容就是是介绍各个通信机制的应用场景、理论模型、代码实现以及相关操作命令。
能够熟练介绍ROS中常用的通信机制
能够理解ROS中每种通信机制的理论模型
能够以代码的方式实现各种通信机制对应的案例
能够熟练使用ROS中的一些操作命令
能够独立完成相关实操案例
控制小乌龟做矩形运动
- 启动master节点
roscore
- 启动小乌龟仿真
rosrun turtlesim turtlesim_node
- 运行小乌龟矩形运动节点
rosrun turtlesim draw_square
运行结果如下图：
获取乌龟位姿
确保前面的小乌龟做矩形运动执行正常后，不关闭前面运行的终端，打开新的终端输入下面的指令获取当前小乌龟的位置与姿态。
rostopic echo /turtle1/pose
在指定位置生成乌龟
确保前面的小乌龟运行正常的情况下，新打开一个终端运行下面的指令，在x：5，y：5的位置上生成一个名为"turtle2"的小乌龟
rosservice call /spawn 5 5 0 "turtle2"
