先放一個ROSIndustrial一周年剪輯視頻。

　　ROS已經發布八周年了，在國外科研機構中非常受歡迎。目前，以美國西南研究院為首的幾位大佬開始嘗試將ROS應用在工業機器人中，上面這個視頻就是ROS-I項目一周年的進展情況。

　　為了說明講清楚ROS，我就從ROS是什么，為什么使用ROS，如何使用ROS三個方面展開。

　　△出自今年《機器人視覺與應用》課程本人制作的課件

　　是什么

　　ROS是Robot Operating System的縮寫，原本是斯坦福大學的一個機器人項目，后來由WillowGarage公司發展，目前由OSRF（Open Source Robotics Foundation,Inc）公司維護的開源項目。

　　1、首先是一個操作系統

　　根據wikipedia定義，操作系統是用來管理計算機硬件與軟件資源，并提供一些公用的服務的系統軟件。而ROS也自稱是一個OS。

　　△計算機OS與機器人OS對比示意圖

　　如上圖所示，計算機的操作系統將計算機硬件封裝起來，而應用軟件運行在操作系統之上，不用管計算機具體應用的是什么類型的硬件產品。這能大大提高軟件開發效率（否則大家只能都寫匯編了）。

　　同理，ROS則是對機器人的硬件進行了封裝，不同的機器人、不同的傳感器，在ROS里可以用相同的方式表示（topic等），供上層應用程序（運動規劃等）調用。
  2、是一種跨平臺模塊化軟件通訊機制

　　ROS用節點（Node）的概念表示一個應用程序，不同node之間通過事先定義好格式的消息（Topic），服務（Service），動作（Action）來實現連接。

　　△ROS分布特點

　　△三種通訊方式的特點

　　三種通訊方式的優缺點可看上表，由于很多模塊化編程工具都有類似功能，這里就不具體展開了。

　　基于這種模塊化的通訊機制，開發者可以很方便地替換、更新系統內的某些模塊；也可以用自己編寫的節點替換ROS的個別模塊，十分適合算法開發。

　　此外，ROS可以跨平臺，在不同計算機、不同操作系統、不用編程語言、不同機器人上使用。

　　3、是一系列開源工具

　　△幾種ROS工具示意圖：左上rqt_plot，右上rqt_graph，左下Rviz，右下TF

　　如上圖所示，ROS為開發者提供了一系列非常有用的工具，可以大大提高我們開發的效率。

　　rqt_plot：可以實時繪制當前任意Topic的數值曲線；
  rqt_graph：可以繪制出各節點之間的連接狀態，和正在使用的Topic等；

　　TF：TF是Transform的簡寫，利用它，我們可以實時知道各連桿坐標系的位姿，也可以求出兩個坐標系的相對位置。

　　Rviz：超強大的3D可視化工具，可以顯示機器人模型、3D電影、各種文字圖標、也可以很方便二次開發；

　　△在Rviz里顯示機器人模型、3D點云、物體模型等

　　△在Rviz里也可以實現方便交互功能

　　除此之外，ROS還有很多其他有用的開源工具等待大家探索。

　　4、是一系列最先進的算法

　　△ROS包含許多先進的機器人開源項目

　　除了ROS之外，世界上已經有很多非常優秀的機器人開源項目，但是ROS正逐漸將它們一一囊括在自己的范疇里。例如：

　　PS：我跟ROS的其他幾個開發者也正在努力將LinuxCNC整合進ROS

　　OROCOS：這個開源項目主要側重于機器人底層控制器的設計，包括用于計算串聯機械臂運動學數值解的KDL、貝葉斯濾波、實時控制等功能。

　　OpenRave：這是在ROS之前最多人用來做運動規劃的平臺，ROS已經將其中的ikfast（計算串聯機械臂運動學解析解）等功能吸收。

　　Player：一款優秀的二維仿真平臺，可以用于平面移動機器人的仿真，現在在ROS里可以直接使用。

　　OpenCV：大名鼎鼎的機器視覺開源項目，ROS提供了cv_bridge，可以將OpenCV的圖片與ROS的圖片格式相互轉換。

　　OMPL：現在最著名的運動規劃開源項目，已經成了MoveIt的一部分。

　　Visp：一個開源視覺伺服項目，已經跟ROS完美整合。

　　Gazebo：一款優秀的開源仿真平臺，可以實現動力學仿真、傳感器仿真等，也已被ROS吸收。

　　△左下角gazebo，右下角Rviz

　　當然，除了吸收別的優秀開源項目，ROS自己也發展出許多非常優秀的項目和庫。

　　ORK：一個物體識別與位姿估計開源庫，包含LineMod等算法，但實際使用效果還不是太理想。

　　△LineMod識別效果