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    ROS(Robot Operating System)是一個機器人軟件平臺,它能為異質計算機集群提供類似操作系統的功ROS的前身是斯坦福人工智能實驗室為了支持斯坦福智能機器人STAIR而建立的交換庭項目。到2008年,主要由威樓加拉吉繼續該項目的研發。ROS提供一些標准操作系統服務,例如硬件抽象,底層設備控制,常用功能實現,進程間消息以及數據包管理。ROS是基於一種圖狀架構,從而不同節點的進程能接受,發布,聚合各種信息(例如傳感,控制,狀態,規劃等等)。目前ROS主要支持Ubuntu。

    ROS可以分成兩層,低層是上面描述的操作系統層,高層則是廣大用戶群貢獻的實現不同功能的各種軟件包,例如定位繪圖,行動規劃,感知,模擬等等。ROS(低層)使用BSD許可證,所有是開源軟件,並能免費用於研究和商業用途。而高層的用ROS的首要設計目標是在機器人研發領域提高代碼復用率。ROS是一種分布式處理框架(又名Nodes)。,這使可執行文件能被單獨設計,並且在運行時松散耦合。這些過程可以封裝到數據包和堆棧中,以便於共享和分發。ROS還支持代碼庫的聯合系統。使得協作亦能被分發。這種從文件系統級別到社區一級的設計讓獨立地決定發展和實施工作成為可能。上述所有功能都能由ROS的基礎工具實現。

    為了實現“共享與協作”這一首要目標,人們制訂了ROS架構中的其他支援性目標:“輕便”:ROS是設計得盡可能方便簡易。您不必替換主框架與系統,因為ROS編寫的代碼可以用於其他機器人軟件框架中。毫無疑問的,ROS更易於集成與其他機器人軟件框架。事實上ROS已完成與OpenRAVE、Orocos和Player的整合。建議的開發模型是使用clear的函數接口書寫ROS-agnostic庫。ROS框架很容易在任何編程語言中執行。用戶已經能在Python和C++中順利運行,同時添加有Lisp、Octave和Java語言庫。ROS有一個內建的單元/組合集測試框架,稱為“rostest”。這使得集成調試和分解調試很容易。ROS適合於大型實時系統與大型的系統開發項目。

    ROS有三個層次的概念:分別為Filesystem level,Computation graph level, 以及Communication level。 以下內容具體的總結了這些層次及概念。除了這三個層次的概念, ROS也定義了兩種名稱-- Package資源名稱和Graph資源名稱。同樣會在以下內容中提及。Filesystem Level文件系統層概念就是你在碟片裡面遇到的資源,例如:ROS的基本組織,可以包含任意格式文件。一個Package 可以包含ROS執行時處理的文件,一個ROS的依賴庫,一個數據集合,配置文件或一些有用的文件在一起。Manifests 提供關於Package元數據,包括它的許可信息和Package之間依賴關系,以及語言特性信息像編譯旗幟(編譯優化參數)。Stacks 是Packages的集合,它提供一個完整的功能,像“navigation stack” Stack與版本號關聯,同時也是如何發行ROS軟件方式的關鍵。

    在ROS的計算圖中,ROS的Master以一個name service的方式工作。它給ROS的節點存儲了topics和service的注冊信息。Nodes 與Master通信從而報告它們的注冊信息。當這些節點與master通信的時候,它們可以接收關於其他以注冊節點的信息並且建立與其它以注冊節點之間的聯系。當這些注冊信息改變時Master也會回饋這些節點,同時允許節點動態創建與新節點之間的連接。ROS裡面使用最廣的連接協議是TCPROS,這個協議使用標准的TCP/IP 接口。




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