從安裝到做項目一步步教你ROS學(xué)習(xí)入門

雷鋒網(wǎng)新智造按：本文來源于知乎，作者卓求，雷鋒網(wǎng)新智造已獲得授權(quán)，也歡迎大家關(guān)注作者的知乎賬號，將不定期更新ROS, Robotics,Python, Matlab相關(guān)內(nèi)容總結(jié)。

第一次接觸ROS是在沈陽自動化所做項目的時候，那時候我才知道自己非常感興趣的機器人領(lǐng)域有一個叫做ROS(Robot Operating System)的平臺。仔細了解之后才知道ROS被機器人界看作是一套準標準平臺，很多人將其比作是手機界的安卓，電腦界的微軟。在我看來ROS最大的優(yōu)點在于靈活、低耦合、分布式、開源以及功能強大而豐富的第三方功能包（類似于編程語言中的庫）。于是我乘著畢設(shè)的機會申請了做ROS相關(guān)的項目--自主導(dǎo)航小車PlantBot。

ROS雖然叫操作系統(tǒng)，但是真正底層的任務(wù)調(diào)度、編譯、尋址等任務(wù)還是由Linux操作系統(tǒng)完成，也就是ROS充其量是一個運行在Linux上的次級操作系統(tǒng)。關(guān)于ROS的介紹有一篇大牛寫的很不錯的文章：機器人操作系統(tǒng)ROS | 簡介篇。

第一步，安裝Linux和ROS

學(xué)習(xí)ROS首先要安裝Linux，為了不拋棄原Windows操作系統(tǒng)，有兩個選擇：一個是在VMvare等虛擬機上運行，另一個是安裝Windows和Linux的雙系統(tǒng)。我的建議是電腦有足夠的空間的話，最好安裝雙系統(tǒng)，這樣在Linux上使用ROS時運行速度更快。虛擬機跑ROS我沒嘗試過，但是網(wǎng)上也看到有人用虛擬機學(xué)習(xí)ROS，如果電腦不好裝雙系統(tǒng)或者內(nèi)存不夠的話可以嘗試使用虛擬機。

Linux 有不同的發(fā)行版本，目前對ROS支持最好的版本是Ubuntu 14.04 LTS (Long Term Support)，對應(yīng)的ROS的版本推薦為indigo，官網(wǎng)安裝主頁已更新為最新版本的Ubuntu。可以到Old Ubuntu Releases 下載對應(yīng)的14.04版本。Linux安裝教程可以參照：Win7上安裝Ubuntu14.04雙系統(tǒng) 。

需要說明的是，隨著電腦的配置和操作系統(tǒng)的不同，安裝過程大同小異，但是 有的電腦就是裝不上，谷歌之后仍然無法解決問題，這時候可以嘗試換臺電腦或者裝虛擬機，我之前用聯(lián)想ideapad，折騰了一周，試了各種方法就是不成功，最后換了臺華碩一下就好了。

裝好Linux后可以根據(jù)這篇官方指導(dǎo)安裝ROS： Ubuntu install of ROS Indigo。如果沒有任何Linux命令行基礎(chǔ)，那么可以先學(xué)習(xí)Linux命令行，然后再裝ROS。

第二步，學(xué)習(xí)Linux命令行

對于熟悉Windows而沒有接觸過Linux系統(tǒng)的人來說，上一步安裝的Ubuntu是一個很好的Linux過渡版本。在Linux中，一切任務(wù)都可以在終端（Terminal）通過命令行完成。因此非常有必要學(xué)習(xí)Linux命令行。學(xué)習(xí)Linux推薦在線編程學(xué)習(xí)環(huán)境實驗樓的兩門課程：Linux 基礎(chǔ)入門（新版）和 Linux命令實例練習(xí) ，兩門課程可以結(jié)合互補學(xué)習(xí)，也可以參見我的學(xué)習(xí)筆記：Linux命令行 有一個小建議是實驗樓的在線編程環(huán)境就是Linux，因此沒有必要在它們的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境學(xué)習(xí)，而是直接用自己的終端。

同時Ubuntu 作為非商業(yè)操作系統(tǒng)，里面或多或少有dug，遇到問題多搜索，對于常見的問題，網(wǎng)上都有解決辦法。我在安裝完Ubuntu后就遇到一個很窘的問題：網(wǎng)絡(luò)連接不上，但是神奇的是蓋上蓋子再打開后就好了，之后碰到的帶耳機的時候沒聲音也是這樣，一種解釋如下：ubuntu14.04下外放有聲音，耳機沒聲音。對于同樣的遇到網(wǎng)絡(luò)無法連接的同學(xué)可以在終端輸入：

echo "options asus_nb_wmi wapf=4"| sudo tee /etc/modprobe.d/asus_nb_wmi.conf

重啟即可。

第三步， 學(xué)習(xí)ROS基礎(chǔ)

對于ROS的學(xué)習(xí)，最好的辦法還是直接學(xué)習(xí)官方的Tutorial: ROS Tutorials 。英語不太好的話可以看中文版的 核心 ROS 教程 也可以參見我的學(xué)習(xí)筆記 ROS基礎(chǔ)筆記 ，前期只學(xué)初級20講即可。學(xué)習(xí)完基礎(chǔ)20講后可以根據(jù)興趣或用途來學(xué)習(xí)其他教程，如上圖就是實時觀測工具Rviz顯示機器人的URDF(Unified Robot Description Format)模型，里面還涉及坐標變換的TF相關(guān)知識，都需要學(xué)習(xí)對應(yīng)的Tutorial來入門。當(dāng)然，無從著手的話，這時候選擇一本參考書也是很不錯的，如ros by example, Learning Robotics Using Python , Learning ROS for Robotics Programming 。

此外，ROS的編程語言主要是C++ 和 Python。C++是國內(nèi)大多數(shù)高校的教學(xué)語言，更加深入的學(xué)習(xí)可以閱讀C++ Prime 。但是我同時推薦的是學(xué)習(xí)Python，Python語言作為一種解釋性語言/腳本語言，更加靈活、編程效率更高，同時有強大的庫支持，因此也是現(xiàn)在人工智能的第一語言。如果有C/C++基礎(chǔ)也可以很快入門，推薦廖雪峰的微博教程 Python 2.7教程 ，以及實驗樓快速入門課程：Python快速教程 ，書的話我用的是《Python核心編程》（Core Python Programming）。

第四步，做項目

只有不斷的學(xué)習(xí)和實踐才能學(xué)好一門知識，學(xué)習(xí)ROS最好是一開始就挑戰(zhàn)一個項目。在完成前三步的基礎(chǔ)上，這時候就要根據(jù)嘗試寫第一個功能包(package)、第一個節(jié)點(node)了。碰到問題可以谷歌，官方問答平臺ROS Q&A也很有用。同時要在實踐中不斷學(xué)習(xí)，因為基礎(chǔ)20講還遠遠不夠，用到相關(guān)知識可以繼續(xù)參見相關(guān)Tutorial。

總之，ROS的學(xué)習(xí)曲線在開始階段很陡，需要很多預(yù)備知識，比如編程語言、Linux基礎(chǔ)、熟練的英文閱讀功底，甚至在理解ros::spin()，ros::spinOnce() （C++），rospy.spin() （Python）的時候只有理解線程才能搞清楚這三者之間的區(qū)別。總之，有志于學(xué)習(xí)ROS的同學(xué)要有不斷學(xué)習(xí)的心理準備，但是同時，ROS的熟練使用絕對是以后找工作或?qū)崿F(xiàn)項目的一塊很有力的敲門磚。

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