"这篇文档是关于在Ubuntu操作系统上安装ROS (Robot Operating System) 的Lndigo和Kinetic版本的教程,特别提到了针对Ubuntu 16.04和14.04的不同安装命令。此外,还介绍了如何选择不同的安装选项,如桌面完整版、基础版或单独的软件包安装,并提供了查找和安装特定ROS软件包的方法。ROS是一个开源的机器人软件平台,用于管理机器人系统的复杂通信和软件开发。"
ROS简介:
ROS,即Robot Operating System,是一个开源操作系统,专门设计用于支持机器人设备和软件的开发、测试和部署。它提供了一组工具、库和协议,使得机器人开发者能够轻松地创建和集成各种组件,如传感器、执行器、控制系统等。
安装ROS:
在Ubuntu 16.04上,可以使用以下命令安装ROS Kinetic桌面完整版:
```bash
sudo apt-get install ros-kinetic-desktop-full
```
而在Ubuntu 14.04上,对应的是ROS Indigo版本:
```bash
sudo apt-get install ros-indigo-desktop-full
```
除了完整版,还有桌面版、基础版和单独软件包安装方式:
- 桌面版:包括ROS、rqt、rviz和通用机器人函数库。
- 基础版:仅包含ROS核心软件包、构建工具和通信库,无图形用户界面。
- 单独软件包:按需安装,例如安装`slam-gmapping`:
```bash
sudo apt-get install ros-kinetic-slam-gmapping
```
查找可用的ROS软件包,可以运行:
```bash
apt-cache search ros-kinetic
```
ROS文件系统:
ROS的文件系统基于Catkin,这是一种用于构建ROS软件包的构建系统。工作空间、软件包、CMakeLists.txt和package.xml是其关键组成部分:
- Catkin工作空间:存放所有ROS包的地方。
- Package:最小开发单位,包含源代码、配置文件等。
- CMakeLists.txt:用于构建和编译过程的配置文件。
- package.xml:描述软件包的信息,如依赖项和版本号。
- Metapackage:不包含代码,但用于组织和声明其他软件包的依赖关系。
ROS通信架构:
ROS的通信机制包括Nodes、Master、Topics、Messages、Services、Parameter Server和Action:
- Node:运行在独立进程中的代码模块,通过Topics和服务进行通信。
- Master:负责节点注册和通信调度。
- Topic:数据流的通道,Nodes通过发布和订阅Topics进行数据交换。
- Message:定义数据结构,用于在Topic间传递信息。
- Service:客户端-服务器式通信,请求-响应模式。
- Parameter Server:全局参数存储,节点可以读写参数。
常用工具:
ROS包含了一系列用于开发和调试的工具:
- Gazebo:一个模拟环境,允许在虚拟世界中测试机器人。
- RViz:可视化工具,显示传感器数据和机器人状态。
- Rqt:一系列可扩展的图形工具。
- Rosbag:用于记录和回放ROS数据。
- Rosbridge:使ROS能与非ROS系统(如Web应用)交互。
- moveit!:提供高级运动规划和控制功能。
编程接口:
ROS提供了两种主要的编程接口:roscpp和rospy,分别用于C++和Python编程。
- roscpp:为C++开发提供客户端库,涉及NodeHandle、Topic、Service、Param和时间处理。
- rospy:面向Python,提供了类似的功能接口,如Topic、Service和Param操作。
TF与URDF:
- TF(Transformation Tree):处理多机器人系统中的坐标变换,提供时间同步的3D空间变换。
- URDF(Unified Robot Description Format):XML格式,用于描述机器人的结构和物理属性,包括链接、关节和TF。
总结,ROS是一个强大而全面的机器人开发框架,提供了丰富的工具和接口,使得机器人系统的设计、集成和调试变得更加便捷。了解并熟练掌握ROS的各个方面,对于机器人开发者来说至关重要。