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了解 ROS:初学者如何开始使用机器人操作系统

什么是ROS?

ROS(机器人操作系统)是一个为构建机器人系统而设计的框架。 它不是传统意义上的实际操作系统,而是运行在主机操作系统(例如 Linux)之上的元操作系统。 

它提供了一个中间件层,可抽象硬件并提供一组服务、工具和库来促进机器人软件的开发。

ROS的关键组件有哪些?

ROS框架由多个组件组成,包括:

  • ROS核心 是分布式系统中ROS节点之间通信提供基本服务的核心组件,例如消息传递、参数管理和命名。
  • ROS节点 是使用发布-订阅消息系统通过 ROS Core 相互通信的单独程序。
  • ROS 主题 启用 ROS 节点之间的通信。 它们被称为总线,节点通过总线交换消息。 节点可以发布关于某个主题的消息,任何感兴趣的节点都可以订阅该主题以接收消息。 主题遵循发布-订阅消息传递模式,允许异步通信。
  • ROS 消息 是用于 ROS 节点之间通信的数据结构,并定义在主题上交换的信息。
  • ROS 服务 为节点提供一种发送请求和接收响应的方式。 它们使用请求-响应模式,确保消息的直接交换。 节点可以提供服务,指定定义请求和响应消息格式的服务类型。 然后其他节点可以调用该服务来发出请求并接收响应。
  • ROS 启动文件 简化启动多个节点和配置其参数的过程。 启动文件是一个 XML 文件,描述要执行的节点、它们的参数以及它们之间的连接。 通过使用启动文件,您可以使用单个命令启动多个节点,从而更轻松地管理复杂的机器人系统。

在 ROS 的背景下, RTK 接收机 可以被视为ROS节点,它可以使用ROS主题、消息和服务与ROS系统中的其他节点进行通信。

ROS Core 选择什么平台?

ROS Core 可以在 PC、笔记本电脑、计算机或各种嵌入式平台上运行:NVIDIA Jetson、Raspberry Pi、BeagleBone、Intel NUC、Odroid 等。

在它们之间选择运行 ROS 取决于几个因素,如下所列。 以下是一些建议,可帮助您在运行 ROS Core 时进行选择:

  • 计算要求:如果您的机器人应用程序需要高性能计算,那么 NVIDIA Jetson 或 PC 可能是最佳选择。 两者都提供高性能 CPU 和 GPU,非常适合计算机视觉和机器学习等计算密集型任务。
  • 能量消耗:如果您的机器人应用程序是电池供电或需要低功耗,那么 Raspberry Pi 或 NVIDIA Jetson 可能是最佳选择。 两者都提供低功耗选项,并且 Raspberry Pi 以其能源效率而闻名。
  • 价格:如果成本是一个主要因素,那么 Raspberry Pi 是最具成本效益的选择,并且广泛用于原型设计和业余爱好项目。 NVIDIA Jetson 和 PC 是更昂贵的选择,但它们提供更强大的计算能力。
  • 外形尺寸:NVIDIA Jetson 或 Raspberry Pi 是最紧凑、最轻量的平台。 两者都具有较小的外形尺寸,适合构建紧凑的机器人系统。

那么,选择 Raspberry Pi的 如果您需要经济高效的选择(了解 如何连接 simpleRTK2B/3B 板连接到 Raspberry Pi),或 英伟达杰森 计算能力是否更重要(查看分步 教程如何将 RTK 接收器连接到 NVIDIA Jetson).

ROS选择什么开发环境?

最常用的开发环境有Ubuntu、ROS开发工作室(ROSDS)、Visual Studio Code、Eclipse、CLion等。

Ubuntu 是一个得到良好支持且广泛使用的操作系统,拥有大量为 ROS 的开发和支持做出贡献的用户社区。

ROS 本身主要是在 Ubuntu 上开发和测试的,这意味着它针对该平台进行了优化,并且大多数 ROS 软件包和库都可以作为 Ubuntu 的预构建软件包提供。 请记住:

哪些 RTK 接收器和天线适合在 ROS 中使用?

所有类型 ArduSimple RTK 接收机天线 与 ROS 兼容。

在具体选择时 RTK 接收机天线,考虑您的应用要求,例如定位精度、连接选项和环境因素,以选择最合适的设备。

如果您是 RTK 新手,我们准备了一个简单的 RTK助手 帮助您找到一组您可能需要在 ROS 中使用的产品。 

为了加快您在 ROS 项目中集成 GPS 数据的速度,我们准备了 教程如何使用 ArduSimple ROS 中的产品。

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