一ROS简介
可能很多初学者听到机器人操作系统，就被几个字吓住了。其实简单点说，ROS就是一个分布式的通信框架，帮助程序进程之间更方便地通信。
一个机器人通常包含多个部件，每个部件都有配套的控制程序，以实现机器人的运动与视听功能等。那么要协调一个机器人中的这些部件，或者协调由多个机器人组成的机器人集群，怎么办呢?这时就需要让分散的部件能够互相通信，在多机器人集群中，这些分散的部件还分散在不同的机器人上。解决这种分布式通信问题正是ROS的设计初衷。
随着越来越多的人参与ROS开发及源码贡献，社区涌现出大量的第三方工具和实用开源软件包，使ROS变成现在的样子。
一个经常让初学者困惑的地方是，学会了ROS就是学会机器人开发了吗?当然不是，严格意义上讲ROS只是一套通信框架而已，机器人中的各种算法和应用程序依然是用C++、Python等常见编程语言进行开发的。
ROS的性能特色
在正式学习ROS之前，先介绍ROS的几个特性，即元操作系统、分布式通信机制、松耦合软件框架、丰富的开源功能库等，来帮大家建立一些感性的认识。
ROS是一个机器人领域的元操作系统。也就是说，它并不是真正意义上的操作系统，其底层的任务调度、编译、设备驱动等还是由它的原生操作系统Ubuntu linux完成。
ROS实际上是运行在Ubuntu linux上的亚操作系统，或者说软件框架，但提供硬件抽象、函数调用、进程管理这些类似操作系统的功能，也提供用于获取、编译、跨平台的函数和工具。
ROS的核心思想就是将机器人的软件功能做成一个个节点，节点之间通过互相发送消息进行沟通。这些节点可以部署在同一台主机上，也可以部署在不同主机上，甚至还可以部署在互联网上。ROS网络通信机制中的主节点(Master)负责对网络中各个节点之间的通信过程进行管理调度，同时提供一个用于配置网络中全局参数的服务。
ROS是松耦合软件框架，利用分布式通信机制实现节点间的进程通信。ROS的软件代码以松耦合方式组织，开发过程灵活，管理维护方便。
ROS具有丰富的开源功能库。ROS是基于BSD协议的开源软件，允许任何人修改、重用、重发布以及在商业和闭源产品中使用，使用ROS能够快捷地搭建自己的机器人原型。
ROS的发行版本
与linux发行版类似，ROS发行版内置了一系列常用功能包，即将ROS系统打包安装到原生系统中。ROS最初是基于Ubuntu系统开发的，ROS的发行版本名称也和Ubuntu采用了同样的规则，即版本名称由两个相同首字母的英文单词组成，版本首字母按字母表递增顺序选取，图1-1展示了ROS的一些主要版本。
ROS的学习方法
要想学好以及用好ROS，需要进行大量的实践操作。因此在快速了解ROS的核心概念和编程范式后，就要结合大量的实际项目来深入理解ROS。学会用正确的方式解决问题，能帮你更快地提高能力。ROS的学习资源主要有以下几个。
ROS系统架构
安装完ROS后，很多朋友应该迫不及待想立马开始写程序。由于ROS的架构比较复杂，为了后面容易理解遇到的各种概念，这里先讨论一下ROS的系统架构，好让大家对ROS中的各种概念有全面性把控。按照官方的说法，可以分别从计算图、文件系统和开源社区视角来理解ROS架构。
从计算图视角理解ROS架构
ROS中可执行程序的基本单位叫节点(node)，节点之间通过消息机制进行通信，这样就组成了一张网状图，也叫计算图。
节点是可执行程序，通常也叫进程。ROS功能包中创建的每个可执行程序在被启动加载到系统进程中后，就是一个ROS节点。
节点之间通过收发消息进行通信，消息收发机制分为话题(topic)、服务(service)和动作(action)三种。计算图中的节点、话题、服务、动作都要有唯一名称作为标识。
ROS利用节点将代码和功能解耦，提高了系统的容错性和可维护性。
消息是构成计算图的关键，包括消息机制和消息类型两部分。数据包(Rosbag)是ROS中专门用来保存和回放话题中数据的文件。
参数服务器能够为整个ROS网络中的节点提供便于修改的参数。
主节点负责各个节点之间通信过程的调度管理。
从文件系统视角理解ROS架构
ROS程序的不同组件要放在不同的文件夹中，这些文件夹根据不同的功能对文件进行组织，这就是ROS的文件系统结构。
工作空间是一个包含功能包、编译包和编译后可执行文件的文件夹，用户可以根据自己的需要创建多个工作空间。
功能包是ROS中软件组织的基本形式，具有创建ROS程序的最小结构和最少内容，包含ROS节点源码、脚本、配置文件等。
CMakeLists.txt是功能包配置文件，用于编译CMake功能包编译时的编译配置。package.xml是功能包清单文件，用XML的标签格式标记该功能包的各类相关信息。
include/ 是功能包头文件目录，MSG、SRV和action这三个文件夹分别用于存放非标准话题消息、服务消息和动作消息的定义文件。scRIPts目录存放Bash、Python等脚本文件，launch目录存放节点的启动文件。
从开源社区视角理解ROS架构
ROS是开源软件，各个独立的网络社区分享和贡献软件及教程，形成了强大的ROS开源社区。
