鱼香ROS2基本功

1. ROS 2 是什么？

ROS 2 是一套用来搭建机器人软件系统的框架和工具集合。

它名字叫 Robot Operating System，但不要把它理解成 Windows、Ubuntu 那种完整操作系统。ROS 2 是运行在 Ubuntu 上面的机器人软件平台。

机器人通常不是一个程序干所有事情，而是很多模块：

雷达程序
↓
SLAM建图
↓
定位
↓
Nav2导航
↓
底盘控制
↓
STM32
↓
电机

ROS 2 最大的价值，就是让这些不同程序可以规范地通信、组合和调试。

ROS 2 架构分为操作系统层、DDS 实现层、DDS 接口层、ROS 2 客户端层和应用层；C++/Python ROS 2 程序主要就在应用层，通过 rclcpp 或 rclpy 使用 ROS 2。

通俗的类比：

Ubuntu = 地基
ROS 2 = 机器人软件框架
你的代码 = 真正完成任务的程序

2. Node 是什么？

Node = 节点。

节点就是 ROS 2 中承担某个具体功能的程序单元。

比如机器人可以有：

/lidar_node
负责读激光雷达

/slam_node
负责建图

/navigation_node
负责导航

/base_controller
负责底盘控制

/imu_node
负责IMU

不是做一个几万行代码的“超级程序”，而是把机器人拆成很多节点。

书里的海龟例子就是两个节点：

/teleop_turtle
键盘控制节点

/turtlesim
海龟模拟器节点

键盘控制节点把命令发给海龟节点，因此你按方向键，海龟才会运动。

用 Node Graph 显示了两个节点之间的通信关系：

特别说明：节点除了发布和订阅话题，还可以使用服务、参数和动作等功能。

比如说做一个STM32 小车，可以出现一个：

/base_controller_node

它负责：

接收 /cmd_vel
↓
计算左右轮速度
↓
发给 STM32

这就是一个 Node。

查系统现在有哪些节点：

ros2 node list

查某个节点：

ros2 node info /节点名

检查自己创建的 Python/C++ 节点是否成功启动。

3. Package 是什么？

Package 中文叫：

功能包

这个概念非常重要。

Package 不是 Node。

可以这样理解：

Package
│
├── Node A
├── Node B
├── 配置文件
├── launch文件
├── 头文件
├── 参数
└── 其他资源

也就是说：

Node 是实际干活的功能单元，Package 是组织这些程序和资源的文件夹/工程单元。

功能包（Package）是 ROS 2 中组织和管理节点的工具，可以把相关节点放在同一个功能包中，方便编译、安装、分享和使用。

比如自己做：

my_robot_base/

这个 Package 里面可以有：

my_robot_base/
├── src/
│ ├── base_controller.cpp
│ └── serial_node.cpp
│
├── launch/
│ └── robot.launch.py
│
├── config/
│ └── params.yaml
│
├── CMakeLists.txt
└── package.xml

其中：

base_controller.cpp

运行后可能产生：

/base_controller

这个 Node。

所以：

.cpp 是源代码 → 编译成可执行程序 → 启动以后成为 ROS 2 Node。

4. Workspace 是什么？

Workspace 中文就是：

工作空间

这是比 Package 再高一级的东西。

关系一定要记住：

Workspace
│
└── src
│
├── Package A
│ ├── Node A
│ └── Node B
│
├── Package B
│ └── Node C
│
└── Package C

大小关系：

[
Workspace > Package > Node
]

真实机器人通常由很多不同的功能模块组成，因此需要把多个功能包组织起来，Workspace 就是 ROS 2 推荐的多功能包开发组织方式。

比如可以创建：

mkdir -p ~/robot_ws/src

得到：

robot_ws/
└── src/

然后把所有自己的功能包放进去：

robot_ws/
└── src/
├── robot_base/
├── robot_description/
├── robot_bringup/
└── robot_navigation/

进入工作空间：

cd ~/robot_ws

编译：

colcon build

编译后就会出现：

robot_ws/
├── src/
├── build/
├── install/
└── log/

Workspace 例子采用的结构：src 放源码，build、install、log 由构建过程产生。

特别重要的：

source install/setup.bash

为什么？

因为你刚刚编译出来的新 Package，当前终端不一定知道它在哪里。source install/setup.bash 后，ROS 2 才能找到你的新功能包。例子也是在 colcon build 后执行这个步骤。

这两个命令以后会无数次输入：

colcon build
source install/setup.bash

这两个命令可以先眼熟。

把前四个东西一次串起来

假设以后你做自己的机器人：

robot_ws ← Workspace
│
└── src
│
├── robot_base ← Package
│ ├── base_controller ← Node
│ └── serial_bridge ← Node
│
├── robot_lidar ← Package
│ └── lidar_node ← Node
│
└── robot_navigation ← Package
└── navigation_node ← Node

所以一句口诀：

ROS 2 是整个平台，Workspace 是项目工作区，Package 是功能模块，Node 是真正运行干活的单元。

这个关系你如果记住，ROS 2 已经入门一半了。

5. Linux 基本操作到底要学哪些？

你不需要先学成 Linux 运维工程师。

从终端开始，机器人开发常用的那些操作，包括查看目录、切换目录、创建文件夹和文件、编辑、查看、删除、安装软件、环境变量等。

现在先熟练这些就够：

从 pwd → cd → ls → mkdir → touch → nano → cat → rm 这一套开始学。

现在马上可以做一个 5 分钟练习

打开 Ubuntu 终端，亲手输入：

cd ~
pwd

mkdir -p ~/ros2_test/src
cd ~/ros2_test

pwd
ls

cd src
touch hello.txt
ls

nano hello.txt

进去以后写：

hello ros2

保存退出，再：

cat hello.txt

应该显示：

hello ros2

然后：

cd ..
pwd

如果这些命令你能不看答案自己做出来，那么 Linux 基础第一关就够了。

下一步就应该正式进入 Node → Topic。其中 Topic 是最关键的，因为你以后会直接看到：

Nav2
│
│ /cmd_vel
▼
底盘节点
│
▼
STM32

这正是 ROS 2 真正开始“让机器人各部分互相说话”的地方。