Day1：和ROS2初次约会_酒店闭关首日搞懂它的小心思

硅基爱好者基地
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1、ROS是什么？

概念：

ROS 的全称是 Robot Operating System（机器人操作系统）。

ROS 本身并不是一个传统意义上的操作系统（如 Windows、Linux、macOS）。 它不直接管理硬件资源（如CPU、内存、硬盘）。ROS 可以把它理解为一个运行在操作系统（通常是 Linux，但现在也支持 Windows、macOS 等）之上的一套强大的工具、库和约定俗成的规则集合。它的设计目的是简化在不同硬件平台上创建机器人的工作。

避坑手记：学到这的时候一开始觉得这是个操作系统，但其实它是由一套命令、库、工具的集合，运行在操作系统上面，简化标准化机器人的开发工作。

ROS2主要核心：

（1）节点式通信机制

  • 一个机器人系统被分解成许多小的、独立的功能模块，称为节点。

  • 节点的通信方式包含：话题、服务、动作、参数等

（2）分步式通信

节点可以运行在同一台计算机上，也可以分布在网络上的多台计算机中。这使得构建涉及多个传感器、控制器和计算单元的复杂机器人系统成为可能。

（3）丰富的工具

  • ros run / ros launch: 启动节点或一组节点。

  • ros topic: 查看和发布话题消息。

  • ros service: 调用节点提供的服务。

  • ros node: 查看和管理节点信息。

  • rviz: 强大的 3D 可视化工具，用于显示传感器数据、机器人模型、地图等。

  • rqt: 一个灵活的 GUI 框架，包含多种插件（如数据绘图、节点管理、参数修改等）。

  • gazebo: 与 ROS 紧密集成的物理仿真环境（虽然 Gazebo 本身是独立项目，但常与 ROS 搭配使用）。

  • Navigation:规划机器人移动路径、导航框架。移动机器人的“导航仪”：解决 “如何让机器人安全移动到目标地点”。

  • Moveit：规划机械臂运动，物体抓取、关节运动。机械臂的“大脑”：解决 “如何让机械臂运动到指定位置并抓取”。

避坑手记：上小节说明了ROS是工具、库的组合，这节就说明了里面主要有哪些东西，初学先了解一下吧，毕竟还没真的使用这些东西，肯定没什么深刻的认识。

ROS2的语言支持：

  • C++

  • Python

避坑手记：虽说两种语言都支持，但是如果你有一定C++基础，还是用这个好一些，如果只有python基础，还想快速上手那，就用python吧。

ROS2解决了机器人开发中的什么问题：

  • 硬件抽象： 提供统一的接口访问不同的传感器（摄像头、激光雷达、IMU等）和执行器（电机、舵机等）。

  • 进程间通信： 高效、可靠地管理机器人内部众多组件之间的数据流。

  • 软件复用： 通过软件包和开源社区，极大地促进了机器人软件的共享和复用。

  • 分布式计算： 支持在多个计算节点上运行软件，满足复杂机器人的计算需求。

  • 工具标准化： 提供了一套标准化的工具链，简化了开发、调试、可视化和部署流程。

避坑手记：ROS利用它的核心组成可以帮助我们快速完成机器人搭建，初学者了解即可

2、ROS1和ROS2区别

  • ROS2没有中心节点，节点之间可以互相通信

  • ROS2支持多平台部署，例如：linux、windows、MacOS、实时操作系统

避坑手记：ROS1和2的区别很多，而且很大，网上有很多详细的说明，但是作为初学者其实看了没什么用，也可能看不懂，我选择了两条大家应该可以看懂的放在了这里。之前大家纠结学习1还是2感觉是因为1的时间比较长资料比较多生态比较好，但是其实过了这么久，2的内容也很丰富了，且2修正了很多1的遗留问题，且长远来看我个人认为还是选新的会更好。所以如果是初学者我认为不需要知道1和2的区别，直接从2开始，以后有机会再看看1，那时候对他们的区别会有更深刻的认识。

3、ROS2不同的版本区别

参考ROS官方文档（以Humble版本为例）：

  • ros-base: 最基础的版本，包含通信核心、客户端库和一些基本工具（如ros2cli），没有GUI工具。

  • ros-desktop: 在ros-base的基础上增加了GUI工具（如RViz、rqt）和一些教程、示例。

  • ros-desktop-full: 在ros-desktop的基础上增加了更多的功能包，包括2D/3D模拟器（如Gazebo）、导航、感知等包。

功能基础版

(ros-base)		桌面版

(ros-desktop)		全功能桌面版

(ros-desktop-full)
通信框架√√√
命令行工具√√√
c++及Python语言支持√√√
rviz×√√
rqt×√√
gazebo××√
navigation××√
moveit2××√
资源占用基础版

(ros-base)		桌面版

(ros-desktop)		全功能桌面版

(ros-desktop-full)
安装包200M500M2.5G
安装后磁盘占用800M1.5G5G+
运行内存开销低中高
版本选择基础版

(ros-base)		桌面版

(ros-desktop)		全功能桌面版

(ros-desktop-full)
适用场景无图形界面的机器人控制器、嵌入式设备、服务器节点有图形界面的开发工作站，需要可视化工具进行调试和学习需要完整的仿真环境和高级功能（如导航、SLAM、MoveIt）的开发环境

避坑手记：这节说的版本不是ros的发布版本，应该是“安装版本”，因为现在主流都是选择乌班图22.04+ROS2 Humble的组合，所以知道了ros发布过哪些版本，每个版本有什么区别对初学者好像没什么用。这里强调安装版本是给大家在安装的时候提供参考依据，合理分配自己的电脑资源。我在虚拟机中安装的桌面版本，大概是4核处理器、8G内存，50G磁盘空间

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