ROS是機器人操作系統(tǒng)（Robot Operating System）的簡稱，用于編寫機器人的軟件程序。

ROS是一種具有高度靈活性的軟件架構(gòu)，能夠幫助軟件開發(fā)者快速創(chuàng)建機器人應(yīng)用軟件。

ROS提供了一系列程序庫和工具，包括：硬件抽象、設(shè)備驅(qū)動、庫函數(shù)、可視化、進程間消息傳遞和軟件包管理等。

ROS是一個分布式的進程（也就是“節(jié)點”）框架，這些進程被封裝在不同的程序包或功能包中。

ROS可以分成兩層：底層是操作系統(tǒng)層（通常不需要用戶關(guān)心），上層則是實現(xiàn)不同功能的軟件包，如感知、定位、規(guī)劃、控制等。

了解了ROS的目錄文件結(jié)構(gòu)之后：ROS的目錄文件結(jié)構(gòu)

本文主要介紹幾個ROS的重要概念：節(jié)點（node）、消息（message）、主題（topic）、服務(wù)（service），ROS控制器（ROS master），幫助初學(xué)者快速了解ROS。

1、節(jié)點（node）

節(jié)點是進行運算任務(wù)的進程。一個系統(tǒng)可以由很多節(jié)點組成，節(jié)點也可以稱為軟件模塊。

ROS是以節(jié)點的形式開發(fā)的，節(jié)點是根據(jù)其目的，可以細分的可執(zhí)行程序的最小單位。

節(jié)點使基于ROS的系統(tǒng)在運行時更加形象化，當許多節(jié)點同時進行時，可以將不同節(jié)點的通訊繪制成下圖。

2、消息（message）

節(jié)點之間通過傳送消息進行通訊。每一個消息都是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

ROS的消息支持標準的數(shù)據(jù)類型（整型、浮點型、布爾型等），還包括數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、自定義的數(shù)據(jù)類型等等。

3、主題（topic）

消息以一種 發(fā)布/訂閱 的方式傳遞，一個或多個節(jié)點可以在一個給定的主題中發(fā)布消息，多個節(jié)點可以訂閱同一個主題。

發(fā)布者和訂閱者不了解彼此的存在。

4、服務(wù)（service）

基于主題 發(fā)布/訂閱 的通信方法是一種異步方法，該 發(fā)布/訂閱 模型是一種很靈活的通訊模式。但在某些情況下，需要一種同時使用請求和響應(yīng)的同步消息交換方案，ROS提供了叫做服務(wù)的消息同步方法，是一種一對一的機制。

一個服務(wù)被分成服務(wù)服務(wù)器和服務(wù)客戶端，其中服務(wù)服務(wù)器只在有請求（request）的時候才響應(yīng)（response），而服務(wù)客戶端會在發(fā)送請求后接收響應(yīng)。與話題不同，服務(wù)是一次性消息通信。

因此，當服務(wù)的請求和響應(yīng)完成時，兩個連接的節(jié)點將被斷開。

服務(wù)通常被用作請求機器人執(zhí)行特定操作時使用的命令，或者用于根據(jù)特定條件需要產(chǎn)生事件的節(jié)點。

由于它是一次性的通信方式，在網(wǎng)絡(luò)上的負載很小，所以它也被用作代替 基于主題 發(fā)布/訂閱 的通信手段。

5、ROS控制器（ROS master）

在上面概念的基礎(chǔ)上，需要有一個控制器，可以使所有節(jié)點有條不紊地執(zhí)行，這就是ROS的控制器（ROS master）。

ROS master 通過RPC（Remote Procedure Call Protocol，遠程過程調(diào)用）提供登記列表和對其他節(jié)點/主題的查找。

總結(jié)為一句話就是：ROS中最小的進程單元就是節(jié)點（node），節(jié)點之間通過主題（topic）傳遞消息數(shù)據(jù)（message）。

消息記錄包（bag）是一種用于保存和回放ROS消息數(shù)據(jù)的文件格式。

ROS提供了可以將bag文件可視化的圖形工具，詳見：ROS bag的繪圖工具：rqt_bag和PlotJuggler