DAY 2 ROS介绍

前言

在过去还没有 ROS 的年代，我们要去设计一款机器人是非常困难的，而这边的机器人是一个统称，并非只单针对人型、轮型、服务型等机器人。假设我们想要去设计一款机器人，我们需要完成以下这些项目，才能制造出我们要的机器人，那有哪些呢?

• 机械结构
• 电子电路
• 通讯协定
• 驱动程序
• 组装测试
• 控制程序

可以看到这个工作量是十分巨大的，如果你是一位机器人工程师，你可能变成这样

图片来源(壹读)

当你遇到在运作时突然发现某一个部分罢工了，你可能会直接发疯，然而我们在设计的机器人其实跟古老时期的电脑一样，没有作业系统可以来协助我们，所以需要直接来控制硬体来进行除错、写程序等等作业，当出现作业系统後，我们只需要根据作业系统来提供驱动就好，ROS 便是沿着这条老路再进行的。

我们希望所有的硬体开发商，像是雷达、底盘、摄影机等等的硬体设备，都可以透过一个平台来让我们直接调用就可以使用，不用每次都自己造轮子来让我们的程序码跑起来，逢甲某资讯系教授名言:自己造轮子是浪费时间的事情。所以我们如果有现成的可以帮助你减少写程序时间的工具，为何不用呢? 而 ROS 的出现便是帮助我们达成这件事情。

历史

说了这麽多，那到底什麽是 ROS ， 我们先从他的历史说起，在2000多年时，由 Leland Stanford Junior University 的一个人工智慧实验室 STAIR（Stanford Artificial Intelligence Robot），开发了一套机器人软件系统框架，接下来在 2007 年时， ROS 项目正式启动，由 Willow Garage 与 STAIR 共同合作来开发 ROS ，而 Willow Garage 这个组织以开发出 PR2 和 TutleBot 2 等 机器人而闻名，在 2010 年时发布了 ROS 1.0，由此开始便陆续新增了许多的版本，再发展的过程也有无数的研发人员将他们的研究贡献到 ROS 项目中，这也是 ROS 到现在仍然是维持着 BSD 协议的原因，在 2013年後 ROS 改由开源基金会 Open Source Robotics Foundation(OSRF)继续维护

下面这张图就是从以前到现在的所有版本，你可以发现他每一代的都是以乌龟来进行绘制，而每一个版本都有一个官方推荐的作业系统版本，所以你可以根据你的作业系统来进行安装。这边要注意的是 ROS 是有分成短期支援跟长期支援板，这边建议都使用长期支援板，会比较保险。在 2018 年时，ROS 正式进入 2.0 的时代。

介绍

讲道这边我们开始来说 ROS 是什麽，大家不要以为他名称中有作业系统这几个字，就认为他是一个作业系统，但其实并不是这样的，其实呢他只是最为我们程序码跟系统的中间沟通层，只不过它提供了一些类似作业系统的功能，我们才将他称作作业系统，那他提供了哪一些功能呢?

• 硬体抽象
• 底层设备控制
• 常用涵式的调用
• 程序(进程)间的消息传递
• 与套件管理

而在 ROS 官方所提到的 ROS 是由以下四点组合而成

框架

我们有时候只 ROS ，有时後指的只有通讯框架这一个部分，而框架指的是说，有人去订定了一个既有的规范，我们只需要跟着规则走就好，而 ROS 定订了一个分布式的架构，可以同时执行多个程序，而每一个程序又可以单独的去设计，然後放在一起去把他们给组合起来。

而在 ROS 中我们不会以程序来进行命名，而是以 Node 节点来进行使用。

以上面这张图为例，robot 是一个 node ， laser 是一个 node ， map 也是一个 node，以此类推，而 ROS 便是提供了一个框架(可以让他们互相沟通的桥梁)来管理这些 Node。

那为甚麽要这样做呢? 假设我今天要去更换我的 laser ， 我只需要把 laser 这个 node 替换掉就好，不用去动到其他的部分，该给的 api 就是那些，甚至不用去改通讯协定，我发送跟旧版的 laser 相同 type 的讯息过去就好，这点在开发上是非常好用的。

套件(工具)

在工具的部分 ROS 有许多种开源工具，可以用来做一些模拟、数据可视化、图形介面、数据纪录等等

• Gazeboo
  

• RVIZ
  

功能

ROS 也提供了许多的功能，像是 控制、规划、视觉、建图等等，假设我们现在想要开发一台会做人脸辨识，然後看到人会跟着你走的行李箱，我们只需写一下人脸辨识的部分，行走、路径规划等等的 ROS 都有基本的涵式库可以直接调用，这可以加速我们写程序的速度，而且只需撰写我们擅长的部份就好。

社区

那我们去哪边找这些套件呢? 一个方法是去官网的 wiki ，上面有各式各样的内容和教程，第二个是 GITHUB，上面都有教学、文档来供我们查看。

总结

介绍的部分先到这边告一段落，最後给大家看一下 ROS 10 周年所拍的纪念影片，明天开始来进行 ROS 安装!!

#Arm Arm Platforms