本文將主要對(duì)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(gè)組件。ROS系統(tǒng)由多個(gè)各自獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)（組件）組成，并且各個(gè)節(jié)點(diǎn)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(gè)特定傳感器的驅(qū)動(dòng)模塊作為一個(gè)ROS節(jié)點(diǎn)，其將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)布(publish)到消息流。這些消息可能會(huì)被某些節(jié)點(diǎn)獲取到，例如濾波器、記錄器、更高級(jí)系統(tǒng)中的應(yīng)用如導(dǎo)航、路徑查找等節(jié)點(diǎn)。
（從此段可以理解，ROS的publish操作為某個(gè)節(jié)點(diǎn)將其自身數(shù)據(jù)或傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到一個(gè)注冊(cè)到ROS中的消息池中，其他節(jié)點(diǎn)可以申請(qǐng)獲取數(shù)據(jù)，而publish數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)不關(guān)心哪些節(jié)點(diǎn)需要，其他節(jié)點(diǎn)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(diǎn)可以運(yùn)行在不同的系統(tǒng)、平臺(tái)，甚至是不同的架構(gòu)中。假如有一個(gè)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(duì)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(duì)它進(jìn)行維護(hù)。
3，核心概念
ROS啟動(dòng)于ROS Master。Master允許其他ROS中不同軟件片（節(jié)點(diǎn)）查找對(duì)方或與對(duì)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(jiǎn)單的告訴Node1發(fā)送消息到Node2.
如何實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)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(shí)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(gè)Camera Node，用于和相機(jī)通信（驅(qū)動(dòng)），一個(gè)Image Processing Node運(yùn)行在機(jī)器人上處理圖像數(shù)據(jù)，一個(gè)Image Display Node用于將圖像顯示在屏幕上。開始階段，所有節(jié)點(diǎn)（Node）都要注冊(cè)到Master上。Master可以認(rèn)為是一個(gè)查詢表，各個(gè)節(jié)點(diǎn)可以查詢它要把消息發(fā)送到哪個(gè)節(jié)點(diǎn)（peer to peer communication）。
注冊(cè)到ROS Master后，Camera Node 聲明它要Publish一個(gè)Topic叫做/image_data。另外兩個(gè)節(jié)點(diǎn)（Image Processing Node and Image Display Node）聲明他們Subscribe這個(gè)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(gè)節(jié)點(diǎn)。（實(shí)際上，這就類似于TCP/IP直連，不同的是他們是通過同一個(gè)通道image_data，這個(gè)image_data應(yīng)該就類似于共享內(nèi)存，這個(gè)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(dòng)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(gè)問題。
節(jié)點(diǎn)可以在ROS Master上注冊(cè)一個(gè)特定的service，就像注冊(cè)它的消息（topic）一樣。在我們的例子中，Image Processing Node第一次請(qǐng)求/image_data，Camera Node將收集Camera的數(shù)據(jù)，然后發(fā)送給Image Processing Node。
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