ROS学习笔记2-基本概念

本笔记来源于：http://wiki.ros.org/ROS/Concepts

1. ROS文件系统级别
   文件系统级别主要包含了你能在ROS的磁盘上遇到的资源，包括：
   1. 包（Packages）：
      包是ROS中资源组织的主要单元，一个包可以包含ROS运行时进程（Nodes），可以是一个ROS依赖库，数据库，配置文件等任何有用的组织单元。
      包是ROS中可以编译和发布的元单元。
   2. 元包（Metapackages）
      元包是一种特殊的包，他仅用来表示其它一组包的组织方式。最常见的元包是rosbuild栈的后向兼容转换器。
   3. 包信息（Package Manifests）
      包信息文件(package.xml)包含包的名称、版本、描述、许可证信息、依赖项以及其它元信息，例如导出包。包信息文件package.xml在REP-0127中进行了定义。
   4. 仓库（Repositories）
      仓库是一个包集合，该集合中的包共享一个版本控制系统（VCS），这些包有相同版本并且可以通过catkin自动发布工具bloom进行发布。一个仓库可以映射为一个rosbuild栈，一个代码仓库也可以只包含一个包。
   5. 消息（msg）类型
      消息描述，存储在my_package/msg/MyMessageType.msg，用于表示发送到ROS中的消息的数据结构。
   6. 服务（srv）类型
      服务类型，存储在my_package/srv/MyServiceType.srv, 用于定义在ROS中使用的服务（services）请求或响应的数据。
2. ROS计算图级别
   计算图是ROS用于进程间传递数据的P2P网络，最基础的计算图概念包括如下，在ros_comm的仓库中进行实现：
   
   1. 节点（Nodes:）
      节点是ROS中进行计算的进程，个人理解一个Node实现一个功能模块，比如机器人控制系统中，一个Node用于测距，一个用于定位，一个用于控制电机等。
      一个节点用client library进行编写，例如用roscpp或rospy。（看文档，ros支持很多开发语言，详情可以参见client library）。
   2. 主机（Master）
      主机用于提供其它计算图的命名注册和查询等功能，没有主机的话，每个节点将找不到其他节点，不能进行通信，也不能调用服务。
   3. 参数服务器（Parameter Server）
      参数服务器用于提供将数据通过键来存储在中心位置（类似整个系统中的全局变量？），参数服务器现在是主机中的一个部分。
   4. 消息（Messages）
      节点中通过消息传递进行通信，消息是一个带有数据类型成员的简易数据结构，该数据结构支持标准的基本数据结构（整型、浮点型和逻辑型变量等）及其数组。类似与C语言中的结构体。
   5. 主题（Topics）
      消息通过发布者/订阅者机制进行传递，节点通过将消息发布给一个特定主题进行消息发送。主题是和消息内容相关的命名。一个进程可以发布或者订阅多个主题，多个进程也可以发布和订阅一个主题。
      主题的发布者和订阅者不知道彼此的存在，这样做可以使两者解耦。
   6. 服务（Services）
      发布/订阅机制使用主题进行实现，而这种不适合于请求/响应机制，请求/响应机制用服务进行实现。服务通过两种数据结构实现，一个用于请求，一个 用于发送，提供节点通过一个命名（name）来提供服务，
      客户节点通过发送请求，来等待响应，实现数据交换。服务常用于远程过程调用。
   7. 数据包（Bags）
      数据包用于是一种用于ROS消息数据存储和回放的数据格式，数据包是一种重要的存储数据的机制，不好进行数据收集但是对算法的开发和测试十分必要。
      主机节点用于计算图中各个节点的命名服务，用于存储ROS节点的注册信息，以及主题和服务信息，当注册信息发生变化时，可以调用回调函数来动态创建连接（节点启动时自动进行主题的发布和订阅？）。命名在ROS中很重要，节点、主题、消息和参数都有他们的命名。每个ROS客户端库都提供了进行命名重映射的命令行工具。
3. ROS社区级别
   该部分无笔记，若要参考请直接点击英文wiki。
4. 命名
   1. 计算图资源命名
      图资源命名具有层次命名结构，可以为所有计算图资源命名，包括：节点（Nodes）、主题（Topics）、参数（Parameters）和服务（Services）。
      
      1. 命名规则
         
         1. 命名开头必须为大小写字母([a-z|A-Z]), 波浪号 (~) 或者斜杠 (/，作为路径层次划分符号)。
         2. 后续可以为大小写字母及数字([0-9|a-z|A-Z])，下划线(_)。
      2. 命名解析

         1. • base（基命名）

            • relative/name（相对命名）

            • /global/name（全局命名）

            • ~private/name（私有命名，当前下一级的）

   2. 包资源命名
      除了不能有~之外，其它和图资源命名一样。
      总结来说就是，斜杠（/）表示路径层次，波浪（～）表示图中的私有路径，然后命名标识符需要以字母开头，后续可以用字母、数字或者下划线。
   3. 命名重映射。
      从命令行启动一个ROS节点的时候，该节点内的任何命名可以通过重映射参数（Remapping Arguments）进行重映射。
5. 代码接口
   命名有关的代码接口见ros_cpp中的接口：roscpp::names API reference