ROS整理 —— ROS架构/功能实现/通信机制 （1）

之前学ROS比较零散，容易忘。最近再看胡春旭大神的《ROS机器人开发实践》做一些笔记，主要梳理知识点，加深印象或回头翻看时用。

一、ROS架构的设计

1.ROS架构分为三个层次：

• OS层
  • Linux操作系统，如Ubuntu、macOS等；
• 中间层：（通信机制+开发库）
  • TCPROS/UDPROS 通信系统：
    • 实现多种通信机制的数据传输（基于发布/订阅、客户端/服务端等）；
    • 基于TCP/UDP网络的再次封装；
  • Nodelet 通信方法
    • 更优化的数据传输方式（应用于实时性方面要求较高时）
  • 机器人开发相关的库
    • 如：数据类型定义、坐标变换、运动控制等；
• 应用层
  • ROS需运行master，用来管理整个系统的正常运行；
  • 功能包内的模块以节点为单位运行，通过ROS标准的输入输出接口规则实现复用；

注：若从系统的实现角度来看，ROS可分为三个层次：计算图、文件系统、开源社区。

二、系统实现

1.计算图——描述程序如何运行

• 节点
  • 节点即软件模块
  • 节点关系图
• 消息
  • 一种严格的数据结构
  • 基于发布/订阅模型
• 话题
  • 以发布/订阅的方式传递
• 服务
  • 双向的同步传输模式
  • 基于客户端/服务端模型
  • 包含的通讯数据类型：请求+应答
  • 注：只允许一个节点提供指定命令的服务
• 节点管理器
  • 通过远程调用（RPC）提供登记列表和对其它计算图表的查找；

2.文件系统——程序文件如何组织和构建

• 文件系统 -> 元功能包（元功能包清单） -> 功能包
• 功能包：
  • 代码（ src +scripts ) + 消息类型（msg）+ 服务类型（srv）+ 功能包清单（package.xml）
  • 其它（头文件include、编译文件CMakeList.txt、配置文件config、启动文件launch + 动作指令action）
• 元功能包：
  • 只包含一个元功能包清单文件package.xml；
  • 元功能包清单 与 功能包清单 的区别
    • 元功能包清单不需要<build_depend>标签声明编译依赖；
    • 元功能包清单需要包含一个引用的标签：

<export>         <metapackage/> <export>

3.开源社区

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• ROS社区 -> 软件仓库 -> 元功能包 -> 功能包
• 包含：发行版+软件源+ROS wiki+邮件列表+ROS Answer+博客

三、ROS的通信机制

• 话题通信机制（7步）
• 服务通信机制（5步）
• 参数管理机制（3步）（参数值更新问题）

注：一、二采用TCP/UDP通信，而三没有；一二的异同！！！