一.复杂的机器人系统

       依照我们现在的技术来看，机器人系统仍是极其复杂的，往往一个系统就需要数以百计的工程师开发。一个机器人集成了多个领域的多个人的共同智慧，例如：机械工程、电子工程、计算机科学、控制理论等。

       我们知道一个系统由通俗地简单地讲是由硬件和软件部分构成的，其中硬件部分包括控制核心，驱动器，执行器，传感器等组成；而软件部分则特定的操作系统，中间件，驱动层，应用层等组成。

二.ROS机器人系统

       要认识并理解ROS，我们必须要对Linux或Ubuntu有一些基础的认识，且要会操作，因此：建议大家先补充前置知识：

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       1.简介

       而提到软件部分，我们就不得不提到一个在机器人领域不可避免的系统——ROS系统。ROS就是传说中的机器人操作系统（Robot Operating System），但其本身并不是一个操作系统，而是可以安装在现在已有的操作系统上（Linux、Windows、Mac）上的软件库和工具集。

       实际上，ROS的作用就是提供一个将机器人硬件部件连接起来的简易的软件系统，同时避免了机器人开发中开发者重复造轮子，大大提升了机器人工程的开发效率。

       ROS为此设计了一整套通信机制（话题、服务、参数、动作）。通过这些通信机制，ROS实现了将机器人的各个组件给的连接起来。

       其中ROS1和ROS2架构分别如下：

    首先我们要了解DDS（Data Distribution Service），这是ROS2中的最重要的协议标准。它通过类似于ROS1中的话题发布和订阅形式来进行通信，同时提供了丰富的服务质量管理来保证可靠性、持久性、传输设置等。

       围绕DDS又抽象出两层：

DDS实现层：对不同常见的DDS接口进行再次的封装，让其保持统一性，为DDS抽象层提供统一的API。

DDS抽象层：这一层将DDS实现层进一步的封装，使得DDS更容易使用。原因在于DDS需要大量的设置和配置（分区，主题名称，发现模式，消息创建,…），这些设置都是在ROS2的抽象层中完成的。

       再往上就是RCL（ROS Client Library）ROS客户端库，是ROS的一种API，提供了对ROS话题、服务、参数、Action等接口。不同语言（Python，C++等）有着不同的RCL库，对应相同的功能。

1.节点

       如果要学习ROS，我们一定要先理解Node（节点）的含义，这是ROS最常用的概念。一般来说，一个节点往往是一个可执行程序（c++，python等），负责执行一个特定的单一任务，比如发送图像数据的节点，控制车辆运动的节点。节点之间可以通过话题topic，服务service，参数parameter和动作action相互通信，形成一个网络拓扑，即 ros graph，最终完成一个复杂的任务，比如自动驾驶车辆。

2.话题

       两个节点node之间需要通信，最重要的方式就是话题 topic ，其相当于一个公共汽车 bus ，里面装载两个节点间约定好格式的消息 msg。

发布/订阅模型：话题是基于发布/订阅模型的通信方式。在这种模型中，数据的生产者（发布者）发布数据到特定的话题，而数据的消费者（订阅者）订阅该话题以接收数据。

数据流：话题可以看作是一个数据流，发布者不断地将数据发送到话题上，而订阅者则从话题上接收这些数据。

非持久性：话题上的数据是实时传输的，一旦发布者发布了数据，订阅者要么即时接收，要么数据就会丢失（除非使用特定的历史记录功能）。