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ros 是 linux 发行版本。ROS 全称 Robot Operating System，译为机器人操作系统；它基于 Linux 内核，只能在 Linux 下运行。ROS 提供一些标准操作系统服务，例如硬件抽象，底层设备控制，常用功能实现，进程间消息以及数据包管理。ROS 可以分成两层，低层是上面描述的操作系统层，高层则是广大用户群贡献的实现不同功能的各种软件包，例如定位绘图、行动规划、感知等。
ROS 定义介绍
ROS 全称 Robot Operating System，译为机器人操作系统。基于 Linux 内核，目前只能在 Linux 下运行。
ROS 设计者将 ROS 表述为“ROS = Plumbing + Tools + Capabilities + Ecosystem”，即 ROS 是通讯机制、工具软件包、机器人高层技能以及机器人生态系统的集合体。
顾名思义，ROS 是一个系统。它和我们用的普通操作系统类似，ROS 将底层的机器人硬件封装起来，也就是说，不同的机器人中包含的各种底层参数，在使用 ROS 进行开发的人员眼里，都是一样的。这里还要提一下，目前 ROS 没有一个可视化界面。我们所用的 Windows、Linux 能直接看到图像界面并操作，是因为它们有一个可视化界面，而 ROS 没有。我们所谓的操作系统，并不一定是都要有可视化界面才算的，如果有兴趣的可以去看一下最早期的操作系统，只有命令行，并没有绚丽多彩的界面。
ROS 提供一些标准操作系统服务，例如硬件抽象，底层设备控制，常用功能实现，进程间消息以及数据包管理。ROS 是基于一种图状架构，从而不同节点的进程能接受，发布，聚合各种信息（例如传感，控制，状态，规划等等）。
ROS 可以分成两层，低层是上面描述的操作系统层，高层则是广大用户群贡献的实现不同功能的各种软件包，例如定位绘图，行动规划，感知，模拟等等。
ROS 是一个多义词，它还可以是一种通讯机制。在 ROS 开发中，用节点（Node）表示应用程序，一个节点就是一个可执行程序。节点之间就是通过 ROS 进行通信。ROS 通过节点管理器（Master）对各个节点进行管理。至于具体的原理实现等后续再说。
此外，ROS 还代表一系列用于机器人开发的工具包、算法、技能、平台、生态等。
ROS 的历史。说白了，ROS 就是一帮大佬在开发机器人的时候觉得比较好的东西（可以是一些好用的库、软件，也可以是一些思想、协议、标准）汇集在一起后形成的东西。在机器人的开发中，各种各样的机器人没有统一的标准，每次开发一个自己没见过的机器人都需要重新去学习大量的东西，十分的不方便，于是，大佬们借鉴操作系统产生的思想，觉得为什么不可以给机器人也做一套系统来对底层进行封装呢？于是，ROS 产生了。经过岁月的打磨，ROS 越来越完善，用的人也越来越多了。
ROS 功能作用
如果你要问我 ROS 是干什么的，那你只需要知道一句话就够了。ROS 是用来做机器人或者机器臂开发的。
机器人开发的历史中，标准化的工作还是没有做到位。不同的机器人，所用的系统、程序等等都不一样，这样导致只要跨平台，开发起来就十分的困难。为了解决这样的问题，ROS 诞生了。ROS 可以通过封装，使得底层硬件对于开发者来说变得透明，大大降低了跨平台开发的难度。
之所以选择 ROS，上面说了那么多其实大家也应该明白了，无非就是，用的人多，普及范围广。ROS 所包含的领域、资料、功能、内容、知识等十分丰富，不用它你想去自己编库么？
1. 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（Berkeley Software Distribution，伯克利软件发行）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。
2. 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。
图 1 -1 ROS 的主要版本 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。
1. 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，如图 1 - 3 所示。
图 1 -3 ROS 的计算图结构
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，如图 1 - 3 中的节点 1、节点 2、节点 3 等。
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，如图 1 - 3 中的节点 2 与节点 3、节点 2 与节点 5 采用话题通信，节点 2 与节点 4 采用服务通信，节点 1 与节点 2 采用动作通信。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。所以最好让每个节点都具有特定的单一功能，而不是创建一个包罗万象的庞大节点。如果用 C ++ 编写节点，需要用到 ROS 提供的 roscpp 库；如果用 Python 编写节点，需要用到 ROS 提供的 rospy 库。
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。消息机制有话题、服务和动作三种，每种消息机制中传递的数据都具有特定的数据类型（即消息类型），消息类型可分为话题消息类型、服务消息类型和动作消息类型。消息机制和消息类型将在 1.5 节中展开讲解。
数据包（rosbag）是 ROS 中专门用来保存和回放话题中数据的文件，可以将一些难以收集的传感器数据用数据包录制下来，然后反复回放来进行算法性能调试。
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。参数可以认为是节点中可供外部修改的全局变量，有静态参数和动态参数。静态参数一般用于在节点启动时设置节点工作模式；动态参数可以用于在节点运行时动态配置节点或改变节点工作状态，比如电机控制节点里的 PID 控制参数。
主节点负责各个节点之间通信过程的调度管理。因此主节点必须要最先启动，可以通过 roscore 命令启动。
2. 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，如图 1 - 4 所示。
图 1 -4 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，在每个工作空间中开发不同用途的功能包。在图 1 - 4 中，我们创建了一个名为 catkin_ws 的工作空间，其中包含 src、build 和 devel 三个文件夹。
src 文件夹放置各个功能包和配置功能包的 CMake 配置文件 CMakeLists.txt。这里说明一下，由于 ROS 中的源码采用 catkin 工具进行编译，而 catkin 工具又基于 CMake 技术，所以我们在 src 源文件空间和各个功能包中都会见到一个 CMake 配置文件 CMakeLists.txt，这个文件起到配置编译的作用。
build 文件夹放置编译 CMake 和 catkin 功能包时产生的缓存、配置、中间文件等。
devel 文件夹放置编译好的可执行程序，这些可执行程序是不需要安装就能直接运行的。一旦功能包源码编译和测试通过后，可以将这些编译好的可执行文件直接导出与其他开发人员分享。
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，它包含 ROS 节点源码、脚本、配置文件等。
i. 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。
ii. 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，比如包的名称、开发者信息、依赖关系等，主要是为了使功能包的安装和分发更容易。
iii. include/ pkg_name 是功能包头文件目录，可以把功能包程序中包含的 *.h 头文件放在这里。include 目录之所以还要加一级路径 pkg_name 是为了更好地区分自己定义的头文件和系统标准头文件，pkg_name 用实际功能包的名称替代。不过这个文件夹不是必要项，比如有些程序没有头文件。
iv. 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。ROS 支持用户自定义消息通信过程中使用的消息类型。这些自定义消息不是必要的，比如程序只使用标准消息类型。
v. scripts 目录存放 Bash、Python 等脚本文件，为非必要项。
vi. launch 目录存放节点的启动文件，*.launch 文件用于启动一个或多个节点，在含有多个节点的大型项目中很有用，为非必要项。
vii. src 目录存放功能包节点所对应的源代码，一个功能包中可以有多个节点程序来完成不同的功能，每个节点程序都可以单独运行。这里 src 目录存放的是这些节点程序的源代码，你可以按需创建文件夹和文件来组织源代码，源代码可以用 C ++、Python 等编写。
3. 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，如图 1 - 5 所示。
图 1 -5 ROS 的开源社区结构
ROS 的发展依赖于开源和共享的软件，这些代码由不同的机构共享和发布，比如 GitHub 源码共享、Ubuntu 软件仓库发布、第三方库等。ROS 的官方 wiki 是重要的文档讨论社区，在里面可以很方便地发布与修改相应的文档页面。ROS 的 answer 主页里有大量 ROS 开发者的提问和回答，对 ROS 开发中遇到的各种问题的讨论很活跃。
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