本文主要介绍机器人程序设计入门的安装和配置，并通过简洁的示例演示基于Arduino和ROS构建的机器人物联网系统雏形。Arduino和ROS都支持使用C++进行程序设计。
ROS+Arduino
安装
推荐使用安装环境为windows10，当然也支持MacOS和Linux，为保证通用性，以Windows环境为默认配置。
UNO
1.1 下载Arduino并安装
目前最新版本为arduino-1.8.10-windows，双击下载的安装包（管理员权限）。
同意协议
全选组件
安装目录
如果需要更改，在此步骤进行修改，然后点击安装：
等待安装结束
点击关闭，安装完成
双击桌面Arduino图标，就可以打开IDE进行程序设计了。
Arduino IDE
1.2 安装ROS
机器人操作系统ROS，可以被理解为一个特定的应用于机器人领域的物联网（IoT）系统，很多知识点和技能相似相通，学习并掌握这个工具非常重要。ROS接口丰富，并可与OpenCV，OpenAI等多种第三方开源工具结合，开发出新奇实用的各类机器人。
Windows的ROS1&2需要64位Windows 10桌面版或Windows 10 IoT物联网企业版。
- 在继续操作之前，请清理并备份c:\opt下的所有现有数据。
- c:\opt是指定的安装位置。当前未启用重定位。不支持安装在其他位置！！！
- 请确保C:\ 驱动器上有10 GB的可用空间用于安装和开发。
- 安装Visual Studio 2019
- 安装软件包管理器
- 安装Git：choco upgrade git -y
- 安装ROS 1 Melodic或ROS 2 Dashing，这里以ROS 1为例。
choco source add -n=ros-win -s="https://roswin.azurewebsites.net/api/v2" --priority=1
choco upgrade ros-melodic-desktop_full -y --execution-timeout=0创建ROS启动快捷方式：
C:\Windows\System32\cmd.exe /k "C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2019\Community\Common7\Tools\VsDevCmd.bat" -arch=amd64 -host_arch=amd64 && c:\opt\ros\melodic\\x64\setup.bat更新ROS：
choco upgrade ros-melodic-desktop_full -y --execution-timeout=0测试
2.1 Arduino程序
void setup() {
// initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(1000); // wait for a second
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(1000); // wait for a second
}如上所示，是Arduino闪烁13号引脚LED灯程序
Uno
编译并上传到Arduino：
LED13灯闪烁
一切正常！
2.2 ROS
启动roscore，然后启动turtlesim。
rosrun
turtlesim
一切正常！
示例
Arduino的A0/A1引脚分别接滑动变阻器和光敏电阻。使用如下程序，将数值发送到电脑端：
打开Arduino IDE，选择工具->管理库……
rosserial库
然后，打开文件->示例->第三方库示例->Rosserial Arduino Library->ADC：
/*
* rosserial ADC Example
*
* This is a poor man's Oscilloscope. It does not have the sampling
* rate or accuracy of a commerical scope, but it is great to get
* an analog value into ROS in a pinch.
*/
#if (ARDUINO >= 100)
#include <Arduino.h>
#else
#include <WProgram.h>
#endif
#include <ros.h>
#include <rosserial_arduino/Adc.h>
ros::NodeHandle nh;
rosserial_arduino::Adc adc_msg;
ros::Publisher p("adc", &adc_msg);
void setup()
{
pinMode(13, OUTPUT);
nh.initNode();
nh.advertise(p);
}
//We average the analog reading to elminate some of the noise
int averageAnalog(int pin){
int v=0;
for(int i=0; i<4; i++) v+= analogRead(pin);
return v/4;
}
long adc_timer;
void loop()
{
adc_msg.adc0 = averageAnalog(0);
adc_msg.adc1 = averageAnalog(1);
adc_msg.adc2 = averageAnalog(2);
adc_msg.adc3 = averageAnalog(3);
adc_msg.adc4 = averageAnalog(4);
adc_msg.adc5 = averageAnalog(5);
p.publish(&adc_msg);
nh.spinOnce();
}
这段代码的作用是将Arduino全部AD口数据以ROS消息的格式发送到电脑端，编译上传。
这里，已经知道Arduino下载程序端口为COM3，开启roscore后，启动如下命令：
rosrun rosserial_python serial_node.py COM3开启rosserial_python使用COM3口
使用rostopic list，查看一下：
/adc
将主题/adc数值显示出来：
模拟量数据
使用rqt_plot：
传感器数据的曲线
总结
本文实现在windows10系统下，进行Arduino和ROS编程的安装和配置，并将示例C++程序进行演示，将单片机传感器数据发送到电脑端并用绘图工具制作出数值曲线，更多细节与详细内容，将在后续内容中，逐步介绍。
