ROS基础系列教程1：认识ROS

我有七情六欲，却无血肉之躯。 ——郭敬明微电影《AI》

• 小伙伴们大家好，欢迎大家阅读我们微雪电子的ROS基础系列教程！相信大家一定是机器人的死粉吧，那么大家来思考一下，机器人是什么呢？什么样的才叫是机器人？
• 在动漫或者电影的元素中，你见到的机器人可能是这样的。

• 是不是觉得很炫酷，幻想自己有一天也可以操控着机器人来一场拯救世界的行动。咳咳，在这里还是要无情的打破大家的幻想，现在整个地球都是和平的，至于外星人入侵，想想就可以了，哈哈哈。而且，最最最最重要的是，这玩意只是动漫或者电影的，只是个样子货，中看不中用！！！
• OK，言归正传。那么真正的机器人是怎么样的呢？在我们的生活中，很多的地方都有机器人在劳苦工作的身影，它们的存在，在一定的程度上面释放了人类的生产力，机器不知疲倦，可以昼夜不停的进行工作，甚至就算是重复性的工作它们也不会觉得疲倦和厌烦。下面我们来看我们现实生活当中的机器人。

用于协作生产的机械臂机器人

用于仓储物流的AGV机器人

• 是不瞬间觉得弱爆了，者玩意也有资格被称为机器人吗？？不要郁闷，不要着急，生活还是要继续滴。
• 机器人本身的含有，是一款类人的机器，拥有人类的行为方式，思想感知等能力。我们可以让机器人去从事一些具有污染性、危险性、甚至狭小空间等相人类无法进行工作的空间下。同时机器人拥有不知疲倦的属性，可以昼夜不停的进行工作。
• 我们这次的教程是要引导大家学习并设计出一款机器人，无论是AGV小车，又或者是机械臂，更甚至是无人机（UAV）、无人船（USV）、无人潜艇（ROV）等等等等。
• 那么制作机器人都需要什么？首先，我们先来了解一下目前市面的主流的机器人有哪些。
• “无人驾驶”类的机器人。这一类机器人目前的应用十分广泛，快递的无人驾驶物流车、仓储区的货物运输和配送等等，这一类机器人也叫做AGV小车。
• 机械臂类的机器人，主要应用是在自动化生产领域。这一类机器人主要是执行，通过末端的执行机构（机械爪、吸盘、焊头等等）。

• 还有就是特殊类机器人，这是一个总称。比如惯导管道检测小车、无人机/无人船/无人潜艇、协作迎宾机器人等等。

• 机器人的设计与制造是一个融合性的学科，需要机械、电子、嵌入式、软件开发、网络、人工智能等多个专业相互协同才能进行的开发。大多数同学可能只具备其中的一两项技能，无法独立设计完成机器人。

• 那么现在我告诉你，有一个软件可以帮助你解决这些问题，你会不会很兴奋呢？

  • 不懂电路板设计？没关系，这个软件支持的电路板数不胜数！
  • 不懂机械设计？没关系，这个软件自带的模型绝对够你玩！
  • 不懂网络通讯？没关系，这个软件自带通讯，只要你思路清晰就好！
  • 不懂人工智能？没关系，这个软件对于人工智能算法都是做好的！

  • 我没钱买设备，怎么玩机器人？

  • 这个问题是真的问到点上了，不过我告诉你，这也没有关系！因为这个软件的仿真系统十分强大，完完全全够你来验证和实施自己的设计！

  • 这就是ROS。（PS：不是路由系统的那个ROS！！！）

• ROS（Robot Operating System，开源机器人操作系统）是一个机器人软件平台，它能为异质计算机集群提供类似操作系统的功能。ROS可以说是世界上主流的机器人开发软件，强大的功能包，强大的开发工具，强大的开发者社区，无一不是在给开发者们助力。

ROS RVIZ无人驾驶导航

ROS Gazebo机械臂物理仿真

ROS虚拟现实联动

• 在ROS的开发当中，我们不必要去深究这个功能是是怎么来实现的，我们要知道怎么去使用这个功能。在机器人的开发当中，很多步骤和很多功能是重复着的，我们需要的就是按照一个固定的格式，去调用、去对接，把这个功能在我们的机器人里面跑起来。别人已经给你造好了轮子，你直接使用就可以的。可以说，ROS是我们开发机器人的神兵利器。
• 那么该怎么样去学习ROS呢？学习ROS要掌握哪些能力呢？
• 其实ROS的学习并不是很困难。在我看来，学习ROS的难点，一是ROS的各个节点之间的关系一定要思路清晰，二是你要熟悉ROS，ROS的小工具啊、功能、社区资源啊，数不胜数，在熟练的情况下，可以节省大部分的开发时间。ROS系统是在Linux系统下运行的，目前主流的是Ubuntu 18.04+ Melodic的一个组合，在我们接下来的教程当中，也是基于这样的系统，在虚拟机、树莓派、Jetson Nano等平台进行ROS的开发和学习。
• 学习ROS，基础的Linux系统操作是必须的，同时需要有Python或者C++的编程能力（两个都有得更好），最后就是你需要有一定得英文阅读能力，当然这一点不是很重要，我在开发得问题就是有道翻译或者直接CSDN。
• 我们此次得教程设计会将C++版本得程序和Python版本的程序同步更新，力求让大家掌握ROS的C++和Python双开发。代码可在Github进行下载，也可以跟着我们的进度逐步手打（建议手打，可以锻炼调试技能）。
• 相信大家很大一部分人学习的不是ROS，而是机器人，大家对机器人充满着激情和热爱。工欲善其事，必先利其器，ROS就是我们来学习和制造机器人的神兵利器，大家且行且珍惜。
• 可能也有一部分是工作的原因来学习ROS的，那么我先在这里明确一点。我们的这一套教程属于是ROS应用的层的教程，不会太多的涉及人工智能相关领域。对于ROS的开发，本科专科阶段基本都是处于应用层次，卡哇伊灵活的使用ROS搭建产品，但是无法从算法的层次去掌握ROS；而ROS的深层次开发，则是在研究生以上的阶段。这一差别的原因主要在于数学知识的掌握，高等数学、线性代数、概率统计、离散数学，这四类数学是基础，有自学能力的同学可以去研究一下。
• 学习ROS赚钱吗？可能会赚钱也可能不赚钱，但是不学习那就注定了不赚钱。到了大家的这一层次，相信更多的人是为了研发的喜悦，看到自己的机器人落地的感动。赚钱与否，这是大家在工作的一个话题，我们技术性的介绍不过多阐述，有兴趣的同学可以去BOSS直聘啊、智联啊等等，查阅下ROS开发的薪资和需要get的技能。
• 在此，希望大家在ROS的学习上百尺竿头，更进一步。借用古月老师的一句话，“怕什么真理无穷，进一寸有进一寸的欢喜”。