第一章 ROS概述与环境搭建

学习新的知识三部曲：先去了解相关概念，然后安装官方软件包，最后搭建集成开发环境。

1.1 ROS简介

机器人是各种硬件和软件集成，甚至可以说机器人系统是当今工业体系的集大成者。
不重复造轮子提高研发效率复用性和模块化开发愈发强烈
传统模式到现代模式

1.1.1 ROS概念

1.是适用于机器人的开源元操作系统（基于linux的二级操作系统）
2.ROS集成了大量的工具库协议，简化了对机器人的控制
3.ROS可以运行在多台计算机上也就是分布式系统（分散计算压力）
4.ROS=Plumbing（通讯机制）+Tools(工具软件包）+Capabilities（机器人高层功能）+Ecosystem（机器人生态系统）
通讯就是数据交互也就是核心功能
工具提供了仿真功能，极其有用
功能，有部分是其他人做好封装好的，我们需要做的就是下载下来后安装直接调参复用 ，结合具体机器人（尺寸啥的）调参 大部分不是算法的优化。机器人研发有时候就是调参调参侠
生态，搭建一个圈子武林盟主啥的掌握话语权

1.1.2 ROS设计目标

1.代码复用
2.分布式：ros是进程（也就是节点 nodes）的分布式框架，ros中的进程可以分布于不同的主机，不同主机协同工作，分散计算压力
3.松耦合：ros中功能模块封装于独立的功能包或者元功能包，便于分享，功能包中的模块以节点为单位运行，以ros标准的IO作为接口，开发者不需要关注内部实现，只要了解接口规则就可以实现复用，实现模块间点对点的松耦合连接
4.精简
5.语言独立性
6.易于测试
7.大型应用（基于分布式）
8.丰富的组件化工具包
9.免费且开源：功能包巨多遇到要实现某个功能时，先不要自己实现，先去github上先找找看看有没有实现，有的话自己就不需要重复造轮子，直接拿来复用。

1.2 ROS安装

1.3 ROS快速体验

ROS中设计的编程语言主要以C++和python为主。
C++运行效率高但是编码复杂，而python反之。roscpp旨在成为ros的高性能库，而rospy一般用于对性能无要求的场景，提高开发效率。 视需求而定！

ROS中的程序实现流程五步法：

1.先创建一个工作空间（_ws）
2.再创建一个功能包（在src文件夹里面）
3.编辑源文件（cpp或者py文件）
4.编辑配置文件（cmakelist）
5.编译并执行（catkin_make）

mkdir -p demo1_ws/src //创建多级目录
cd ./demo1_ws/ //进入工作空间
catkin_make  //编译工作空间
catkin_create_pkg helloworld roscpp rospy std_msgs //要进入src下  进行创建功能包 功能包名称 依赖  最后一个为标准消息库

source ./devel/setup.bash   //配置环境变量
rosrun helloworld haha  //包名+ C++节点（也就是进程名字 add_executable（节点名  ……））

1.4 ROS集成开发环境搭建

1.4.1 安装终端

一款好用的终端：Terminator
sudo apt install terminator
常用快捷键：
Alt +方向键：终端切换
ctrl +shift+w：关闭当前终端
+x：最大化当前显示终端
+E：水平分割终端
+O：垂直

1.4.2 安装vscode

使用vscode进行ROS开发或者SLAM开发永远滴神很好用
ROS插件是基于Python和C++插件的
vscode中解决中文乱码问题：加条语句

ctrl+~ vscode中引出终端

setlocale(LC_ALL,"");

1.4.3 launch文件演示

官方给出的优化策略是使用launch文件，可以一次性启动多个ROS节点

launch文件的实现
1.选定功能包右击添加launch文件夹
2.选定launch文件夹右击添加launch文件
3.编辑launch文件内容（xml格式）

<launch><node pkg="helloworld" type="demo_hello" name="hello" output="screen" />// info信息显示在屏幕上<node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1"/> <node pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" name="key1" /><!--node pkg="hellovscode" type="hello_vscode_c" name="hellovscode" output="screen" /--> //！-- --注释
</launch>

node —> 包含的某个节点

pkg -----> 功能包

type ----> 被运行的节点文件

name --> 为节点命名

output-> 设置日志的输出目标

4.运行launch文件

roslaunch 包功能名功能包里launch文件名

5.运行结果: 一次性启动了多个节点

1.5 ROS架构（有点科普）

自身结构

就 ROS 自身实现而言: 也可以划分为三层

文件系统

ROS文件系统级指的是在硬盘上面查看的ROS源代码的组织形式（也就是工作空间文件夹的组织形式）

计算图

ROS 分布式系统中不同进程需要进行数据交互，计算图可以以点对点的网络形式表现数据交互过程，计算图中的重要概念: 节点(Node)、消息(message)、通信机制_主题(topic)、通信机制_服务(service)

1.5.1 ROS文件系统

1.package.xml
该文件定义有关软件包的属性，例如软件包名称，版本号，作者，维护者以及对其他catkin软件包的依赖性。请注意，该概念类似于旧版 rosbuild 构建系统中使用的manifest.xml文件。

2.CMakelists.txt
文件CMakeLists.txt是CMake构建系统的输入，用于构建软件包。任何兼容CMake的软件包都包含一个或多个CMakeLists.txt文件，这些文件描述了如何构建代码以及将代码安装到何处。

1.5.2 ROS文件系统相关命令

文件操作，无外乎就是增删改查与执行等操作，接下来，我们就从这五个维度，来介绍ROS文件系统的一些常用命令。
1.增
catkin_create_pkg 自定义包名依赖包 === 创建新的ROS功能包

sudo apt install xxx === 安装 ROS功能包

2.删
sudo apt purge xxx ==== 删除某个功能包

3.查
rospack list === 列出所有功能包

rospack find 包名 === 查找某个功能包是否存在，如果存在返回安装路径

roscd 包名 === 进入某个功能包

rosls 包名 === 列出某个包下的文件

apt search xxx === 搜索某个功能包

4.改
rosed 包名文件名 === 修改功能包文件

需要安装 vim

比如:rosed turtlesim Color.msg

5.执行
5.1roscore
roscore === 是 ROS 的系统先决条件节点和程序的集合，必须运行 roscore 才能使 ROS 节点进行通信。

roscore 将启动:

ros master

ros 参数服务器

rosout 日志节点

5.2 rosrun
rosrun 包名可执行文件名 === 运行指定的ROS节点

比如:rosrun turtlesim turtlesim_node

5.3 roslaunch
roslaunch 包名 launch文件名 === 执行某个包下的 launch 文件

1.5.3 计算图

显示节点之间的交互模式
节点多的时候使用很多

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