ROS基础架构：机器人操作系统的分布式开发指南

本篇教程由刘国良博士，山东大学控制科学与工程学院的副研究员和研究生导师，针对机器人操作系统(ROS)的基础与架构进行深入讲解。ROS是一个重要的分布式、多处理器、多机器人操作系统，特别适用于解决机器人系统的复杂性问题，包括管理众多传感器数据、实现分布式处理和跨机器通信、以及方便软件开发和配置。 ROS的核心价值在于它不仅仅是一个中间件，而是一个综合的抽象平台，包含丰富的软件包和开发工具，支持多种编程语言，如C++、Python、Lisp和Java，使得开发者能够编写实时系统的代码，并且具有实时调试和数据分析的能力。它强调的是软件的可扩展性和灵活性，而非实际操作系统的功能。 ROS不等同于操作系统本身，也不是一种特定的开发语言或编译工具，它不具备硬实时性能，更适合于非确定性实时环境。尽管如此，ROS的核心部分遵循BSD许可证，确保了开源社区的广泛参与和弹性。 课程详细介绍了ROS的文件架构，其中包括以下几个关键组件： 1. **Packages (软件包)**: ROS的核心组成部分，每个软件包可以包含多个运行中的节点(Node)，这些节点负责执行特定的功能，同时可能依赖于库函数、数据包和配置文件。 2. **Metapackages**: 是一组相关性强的软件包集合，例如提供对旧版本兼容性的软件包管理。 3. **Packagemanifests (package.xml)**: 每个软件包的关键配置文件，记录了软件包的基本信息，如名称、描述、版权信息以及依赖的库函数等。 4. **Repositories**: 在同一个版本控制系统(VCS)下的软件包集合，便于管理和分发。 5. **Message Types**: 定义了消息的数据结构，如`my_package/msg/MyMessageType.msg`，在节点间传递数据时使用。 6. **Service Types**: 服务描述，定义了服务的输入和输出数据结构，如`my_package/srv/MyServiceType.srv`，用于异步调用。 此外，教程还提到了ROS的社区资源，如官方网站<http://www.ros.org/>，官方博客<http://www.ros.org/news/>，官方文档<http://wiki.ros.org>，以及主要支持的系统Ubuntu 14.04和当前稳定版本Indigo。全球范围内有许多研究机构都在参与ROS的研究和开发，课程也涵盖了如何获取帮助、解答疑问的社区渠道，如ROSWIKI、ROSAnswers、邮件列表和ROS博客。 通过本教程，学习者将对ROS的基本概念有深入理解，包括其在实际应用中的作用和使用方法，以及如何构建和管理基于ROS的机器人软件系统。