如何学习Ros？

简而言之，学习ROS的关键是——多实践！

ROS是一个机器人研发中的重要工具，“学以致用”才是我们学习的最终目的：给学习赋能的就是实践！而实践就是不断进行知行合一的各种尝试！

现在关于ROS的资料已经非常多了，无论是图书、视频还是博客，都可以找到很多学习的资源，但是ROS的学习曲线还是有点陡峭，很多初学者还没来得及在ROS的世界走一走，就半路放弃回了头。

那么ROS该如何学习？如何实践？古月君尝试给各位提供一些参考思路。

1.背景知识

ROS需要基于Ubuntu使用，涉及的编程语言主要是C++和Python，另外还需要对所研究的机器人理论有一定了解。

这些是对初学者背景知识的要求，但千万不要抱出一本《C++ primer》开始研读，这些知识都需要在实践中打磨，所以建议在网上找一些速成教程，花几天时间大概了解知识框架和重点即可。

2.ROS安装

ROS安装当然是开始动手的第一步，在Ubuntu官网下载镜像，根据百度指引完成系统的安装。

接下来就是ROS的安装了，按照ROSwiki上的安装教程，完成桌面完整版的安装。

安装完毕之后运行一下“roscore”，如果没有问题，恭喜你，安装成功！

3.wiki基础教程

ROS wiki是ROS资源最丰富的地方，20新手教程非常详细，对代码都有解释，花一天时间把这些教程好好学习下。

结束新手教程后，相信你的小海龟例程也已经可以跑起来了，虽然你不一定明白为什么要有这只海龟的存在。

其实，小海龟背后几乎包含了所有ROS核心通信相关的原理，可以多花两天时间，配合《A Gentle Introduction to ROS》这本书，加深对这只小海龟的理解，熟悉ROS基础工具的使用，比如你可能会用到：rqt_graph、rostopic、rosservice、rosnode等。

4. 编程学习

ROS使用的编程语言主要是C++和python，所以也有针对这两种语言的功能支持包roscpp和rospy，看完上面的教程也可以看看这两种语言的基础教程。

努力学习完上面的这些内容，你至少应该明白ROS里面的节点和消息是干什么用的了吧，如果还没理解，那就再结合小海龟多试几次吧！

ROS不仅为机器人开发提供了分布式通信框架，而且还提供了大量实用的组件工具，了解这些工具是后续使用它们的基础，这里列出部分常用的组件工具：

1. launch启动文件

到目前为止，每当运行一个ROS节点或工具时，都需要打开一个新的终端运行一个命令。当系统中的节点数量不断增加时，每个节点一个终端的模式会变得非常麻烦。

启动文件（Launch File）是ROS中一种同时启动多个节点的途径，还可以自动启动ROS Master节点管理器，而且可以实现每个节点的各种配置，为多个节点的操作提供了很大便利。

2、tf坐标变换是机器人系统中常用的基础功能，ROS中的坐标变换系统由TF功能包维护。

TF是一个让用户随时间跟踪多个坐标系的功能包，它使用树型数据结构，根据时间缓冲并维护多个坐标系之间的坐标变换关系，可以帮助开发者在任意时间，在坐标系间完成点、向量等坐标的变换。

3.rviz

rviz是ROS中一款强大的3D可视化工具，在后面可是要频繁用到的。

我们可以在里面创建自己的机器人，并且看到机器人动起来，还可以创建地图，显示3D点云等等，总之，想在ROS中显示的东东都可以在这里显示出来。

当然这些显示都是通过消息的订阅来完成的，机器人通过ROS发布数据，rviz订阅消息接收数据，然后显示，这些数据也是有一定的数据格式。

4.urdf

上面的机器人模型是不是很酷，在rviz中，这样的机器人模型是通过urdf文件描述的。

URDF（Unified Robot Description Format，统一机器人描述格式）是ROS中一个非常重要的机器人模型描述格式，后续的开发中也将频繁用到。

5.gazebo

gazebo是一款功能强大的三维物理仿真平台，其中的机器人模型与rviz使用的模型相同，但是需要在模型中加入机器人和周围环境的物理属性，例如质量、摩擦系数、弹性系数等。机器人的传感器信息也可以通过插件的形式加入仿真环境，以可视化的方式进行显示。

更多功能和工具还需要我们在不断的学习过程中熟悉，比如action、plugin、smach等等。

以上都是ROS的基本功能和使用方法，了解之后的关键还是要进入实践阶段，综合应用以上功能，完成机器人的开发。

这一步我们可以不用真实机器人，从以上提到的ROS教程中选一本，包括配套的源代码，按照书上的操作，一步一步实现，其中必然会遇到很多问题，灵活应用google是正道。

实现之后当然不是结束，挑选自己感兴趣或者需要研究的章节，一定要把这些源码的实现原理搞明白，仔细研究每一个节点、launch、config文件是如何实现并完成配置的，最好自己动手调试一下，熟悉之前提到的各种工具的使用方法。

除了书本上的内容，这里也给大家推荐几款常用的机器人，都配有仿真环境和使用说明，挑选一款搞明白即可，其他都是大同小异。

1.turtlebot

TurtleBot可以说是ROS中最为重要的机器人之一，它伴随ROS一同成长，一直都作为ROS开发前沿的机器人，几乎每个版本的ROS测试都会以TurtleBot为主，包括ROS2也率先在TurtleBot上进行了大量测试。

所以TurtleBot是ROS支持度最好的机器人之一，可以在ROS社区中获得大量关于TurtleBot的相关资源，很多功能包都能直接复用到我们自己的移动机器人平台上，绝对是使用ROS开发移动机器人的重要资源。

2.Husky

这款机器人是室外轮式移动机器人，同样有丰富的学习资料：

3.Universal Robots

Universal Robots（优傲机器人）是一家引领协作机器人全新细分市场的先驱企业，近几年在机械臂领域用的非常多，对于ROS的支持也比较友好。

4.PR2

PR2是ROS中元老级的机器人平台，所有软件代码依托于ROS，并且全部在ROS社区中开放源代码，为我们学习、应用ROS提供了丰富的资源。

相信你已经迫不及待的想找一台真实机器人练练手啦，如果你所在的实验室或者公司有相关的机器人给你玩，千万不要放过这个机会，SLAM、navigation、Image、MoveIt全都跑起来！！！

如果周围没有这样的环境，也不要灰心，仿真环境可以满足你绝大部分的需求，如果实在手痒痒，那还是败个家吧，淘宝上的ROS机器人很丰富，选择一款适合自己的，为了梦想还是值得的。比如下图就是古月君自己买来搭建的移动机器人，总花费不超过2000大洋。

还有很多心灵手巧的小伙伴，可以自己买各种原材料攒一台机器人出来，这个挑战更大，需要自己实现很多嵌入式底层方面的驱动和控制功能，ROS在这部分没有太多指导，需要大家参考一些嵌入式开发和电机控制相关的资料。

经过九九八十一难来到这里，说明你已经“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴”啦！

相信你一定和我一样，遇到并解决过类似下边的问题：

这些问题大部分原因是和ROS配置相关的。

回想一下我们最开始为什么要学习ROS，是为了研究slam、研究导航、研究运动规划、研究人工智能等，但是我们好像花了很多时间在配置环境、写launch、改yaml参数，和开始的目标有点偏离了，自己的研究并没有多大进展。

所以到这里，是时候好好想想自己的初心了，ROS你已经比较熟悉，千万不要满足于用ROS已有的功能包调试出一个八九不离十的效果就可以了。

ROS是一个工具，可以帮助我们快速搭建起机器人应用的原型，接下来我们的重点应该集中在你自己的研究上，做slam的就来实现自己的算法和gmapping对比，做navigation的就来优化move_base的导航效果，做运动规划的就用自己的规划算法替换ompl。

在这个过程中，下边这些书应该是我们参考的重点（优先选择英文原版）：

正确认识和使用ROS，或许是我们在学习路上要不断精进的一项内功。它已经成为很多机器人开发者的一种生活方式，每当遇到机器人问题，都会想到用google搜索关键词“ROS + 问题”，找到资源后就是试用、学习、消化、重造。但ROS并不完美，问题还非常多，也不代表机器人开发的全部。

好啦，洋洋洒洒说了这么多，如果你还不明白怎样学习ROS，那我也只能把看家的秘诀告诉你了！

《ROS机器人开发实践》+ 关注“古月居”，就O啦！