ros机器人操作系统

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1、ROS(RobotOperatingSystem）操作系统探索总结（一）ROS简介一、历史　　随着机器人领域的快速发展和复杂化，代码的复用性和模块化的需求原来越强烈，而已有的开源机器人系统又不能很好的适应需求。2010年WillowGarage公司发布了开源机器人操作系统ROS(robotoperatingsystem)，很快在机器人研究领域展开了学习和使用ROS的热潮。　　ROS系统是起源于2007年斯坦福大学人工智能实验室的项目与机器人技术公司WillowGarage的个人机器人项目(PersonalRobotsProgram)之间的合作，2008年之后就由WillowGarage来进行

2、推动。已经有四年多的时间了(视频)。随着PR2那些不可思议的表现，譬如叠衣服，插插座，做早饭，ROS也得到越来越多的关注。WillowGarage公司也表示希望借助开源的力量使PR2变成“全能”机器人。　　PR2价格高昂，2011年零售价高达40万美元。PR2现主要用于研究。PR2有两条手臂，每条手臂七个关节，手臂末端是一个可以张合的钳子。PR2依靠底部的四个轮子移动。在PR2的头部，胸部，肘部，钳子上安装有高分辨率摄像头，激光测距仪，惯性测量单元，触觉传感器等丰富的传感设备。在PR2的底部有两台8核的电脑作为机器人各硬件的控制和通讯中枢。两台电脑安装有Ubuntu和ROS。　　二、设计目标

3、　　ROS是开源的，是用于机器人的一种后操作系统，或者说次级操作系统。它提供类似操作系统所提供的功能，包含硬件抽象描述、底层驱动程序管理、共用功能的执行、程序间的消息传递、程序发行包管理，它也提供一些工具程序和库用于获取、建立、编写和运行多机整合的程序。　　ROS的首要设计目标是在机器人研发领域提高代码复用率。ROS是一种分布式处理框架(又名Nodes)。这使可执行文件能被单独设计，并且在运行时松散耦合。这些过程可以封装到数据包(Packages)和堆栈(Stacks)中，以便于共享和分发。ROS还支持代码库的联合系统。使得协作亦能被分发。这种从文件系统级别到社区一级的设计让独立地决定发展和

4、实施工作成为可能。上述所有功能都能由ROS的基础工具实现。三、主要特点　　ROS的运行架构是一种使用ROS通信模块实现模块间P2P的松耦合的网络连接的处理架构，它执行若干种类型的通讯，包括基于服务的同步RPC(远程过程调用)通讯、基于Topic的异步数据流通讯，还有参数服务器上的数据存储。但是ROS本身并没有实时性。　　ROS的主要特点可以归纳为以下几条：　　(1)点对点设计　　一个使用ROS的系统包括一系列进程，这些进程存在于多个不同的主机并且在运行过程中通过端对端的拓扑结构进行联系。虽然基于中心服务器的那些软件框架也可以实现多进程和多主机的优势，但是在这些框架中，当各电脑通过不同的网络进

5、行连接时，中心数据服务器就会发生问题。　　ROS的点对点设计以及服务和节点管理器等机制可以分散由计算机视觉和语音识别等功能带来的实时计算压力，能够适应多机器人遇到的挑战。　　(2)多语言支持　　在写代码的时候，许多编程者会比较偏向某一些编程语言。这些偏好是个人在每种语言的编程时间、调试效果、语法、执行效率以及各种技术和文化的原因导致的结果。为了解决这些问题，我们将ROS设计成了语言中立性的框架结构。ROS现在支持许多种不同的语言，例如C++、Python、Octave和LISP，也包含其他语言的多种接口实现。　　ROS的特殊性主要体现在消息通讯层，而不是更深的层次。端对端的连接和配置利用XM

6、L-RPC机制进行实现，XML-RPC也包含了大多数主要语言的合理实现描述。我们希望ROS能够利用各种语言实现的更加自然，更符合各种语言的语法约定，而不是基于C语言给各种其他语言提供实现接口。然而，在某些情况下利用已经存在的库封装后支持更多新的语言是很方便的，比如Octave的客户端就是通过C++的封装库进行实现的。　　为了支持交叉语言，ROS利用了简单的、语言无关的接口定义语言去描述模块之间的消息传送。接口定义语言使用了简短的文本去描述每条消息的结构，也允许消息的合成，例如下图就是利用接口定义语言描述的一个点的消息：　　每种语言的代码产生器就会产生类似本种语言目标文件，在消息传递和接收的过

7、程中通过ROS自动连续并行的实现。这就节省了重要的编程时间，也避免了错误：之前3行的接口定义文件自动的扩展成137行的C++代码，96行的Python代码，81行的Lisp代码和99行的Octave代码。因为消息是从各种简单的文本文件中自动生成的，所以很容易列举出新的消息类型。在编写的时候，已知的基于ROS的代码库包含超过四百种消息类型，这些消息从传感器传送数据，使得物体检测到了周围的环境。　　最后的结果就是