简介

ROS(Robot Operating System) 是软件库和工具的集合，用来构建机器人应用程序。

ROS2 是一个中间层，它通过匿名的发布/订阅机制在不同的 ROS 进程中传递消息。

ROS2 图

图是 ROS2 系统的核心概念，一张图是由许多节点构成，节点和节点之间有通信构成连线。

ROS2 图的四个概念：

  • 节点（Node）：一个通过 ROS 和其它节点通信的实体
  • 消息（Message）：发布或者订阅主题用的 ROS 数据类型
  • 主题（Topics）：节点能够发布消息到一个主题，也能够订阅一个主题，从该主题接收消息
  • 发现（Discovery）：节点能够自动的发现彼此，不需要有链接

节点

ROS 节点用 ROS 客户端库和其他的节点通讯。节点能够发布和/订阅一个主题，节点也能够提供/使用服务（Services)和行为（Actions）每个节点都有相关联的配置参数。

节点与节点之间通过分布式的发现进程建立链接，两个节点可以在同一进程，不同进程甚至不同主机上。

客户端库

ROS 客户端库能够允许用不同的语言写节点。ROS2 有一个用 c 实现的核心库，实现了一些核心的通用的功能。有这个库就不需要每种语言都开发一套同样的功能。

ROS不同语言的客户端库

节点发现

节点的发现过程是自动的，它的过程如下：

  1. 当一个节点启动的时候，它向同一个 ROS 域 （由 ROS_DOMAIN_ID 环境变量设置）其它节点播报其存在。其它的节点响应播报，响应中携带自己的信息，这样节点和节点之间就能建立连接。
  2. 节点会定期的发布广播，防止有些节点错过信息。
  3. 节点结束时也会广播下线的消息，方便与节点断开连接。

当前节点只和有兼容服务质量的其它节点连接。

ROS 实现

ROS2 建立在 DDS/RTPS 之上。

为什么使用 DDS/RTPS ： https://design.ros2.org/articles/ros_on_dds.html

DDS

DDS(Data Distribution Service ) 是一种中间层协议及 API 标准，用来处理以数据为中心的对象之间的通讯。

DDS 的概念：https://www.dds-foundation.org/what-is-dds-3/

其它相关文章：https://www.dds-foundation.org/

RTPS

RTPS(Real Time Publish Subscribe Protocol) 是一种在不可靠传输层（UDP）下尽力进行可靠传输的发布-订阅通信协议。

DDS 使用 RTPS 作为它的数据互操作协议。

RTPS 的概念：https://www.eprosima.com/index.php/resources-all/rtps