第一讲：Robot Operating System

约 1210 字大约 4 分钟

2026-03-13

本讲义基于 ROS 1（Noetic）编写。ROS 2 在架构上有显著差异（如无 ROS Master、使用 DDS 通信），此处暂不涉及。

学习建议：善用 Google 搜索与 AI 工具（如 ChatGPT）辅助理解。

一、什么是 ROS？

ROS（Robot Operating System）是一个为机器人开发提供支持的灵活框架，并非传统意义上的操作系统，而是一套中间件、工具、库和约定的集合。

二、为什么要学习 ROS？

资源丰富
- 功能包数量庞大
- 社区活跃（下载量高、Wiki 访问量高）
行业标准
- 广泛应用于学术界与工业界
- 已成为机器人领域的事实标准

三、操作系统基础概念

类型	举例
常见操作系统（OS）	Android、iOS、macOS、Windows
类 Unix 系统	基于开源理念，类似 Unix 的系统（通常指使用 Linux 内核）
Linux 发行版	Ubuntu、Debian、统信 UOS 等

Linux 发行版通常包含：

Linux 内核
软件包管理工具（如 apt）
预装应用程序与桌面环境

四、Ubuntu 安装方式

方式	优点	缺点
虚拟机（推荐初学者）	安装便捷、系统隔离、易于备份	性能略低
双系统	性能最佳	安装复杂、易出错（需制作启动盘、分区等）

五、终端（Terminal）基础

快捷键：Ctrl + Alt + T 打开终端
终端字体缩放：
- 放大：Ctrl + Shift + +
- 缩小：Ctrl + -
复制粘贴：
- 复制：Ctrl + Shift + C
- 粘贴：Ctrl + Shift + V
代码补全：Tab
重要理念：熟练使用命令行是 Linux/docs 开发的核心技能，区别于图形界面操作。
注意：终端输入密码时，不会显示如*的输入提示

常用命令速查

命令	说明
`pwd`	显示当前路径
`cd <路径>`	切换目录（`..` 表示上级目录）
`ls`	列出当前目录内容
`touch <文件名>`	创建空文件
`mv <源> <目标>`	移动或重命名文件
`cp <源> <目标>`	复制文件
`rm <文件>`	删除文件
`rm -r <目录>`	递归删除目录及内容
`sudo apt update`	更新软件包列表

进程控制快捷键

快捷键	作用
`Ctrl + C`	终止（Interrupt）当前前台进程
`Ctrl + Z`	挂起（Suspend）当前前台进程
`Ctrl + \`	发送 `SIGQUIT`，强制终止进程（比 `Ctrl+C` 更强）

挂起后管理任务：

jobs：查看挂起的任务
fg：将任务恢复到前台运行
bg：让任务在后台继续运行

六、Ubuntu 虚拟机配置（或导入开箱即用Out of box镜像）

1. 安装 VMware 与 Ubuntu 20.04

下载 Ubuntu 20.04 ISO 镜像
创建虚拟机
启用 快照（Snapshot） 功能便于回滚

2. 网络与共享设置

【重要！】使用 桥接模式（Bridged） 以获得独立 IP
共享文件夹：
- 在 VMware 中启用共享文件夹（如 share）
- 挂载路径通常为：/mnt/hgfs/share
- 可在文件管理器中添加书签方便访问

3. 安装 VMware 工具

sudo apt update
sudo apt upgrade -y
sudo apt install open-vm-tools open-vm-tools-desktop -y
sudo reboot

4.ROS 安装（使用 FishROS）

FishROS 是中文社区维护的一键安装脚本，简化 ROS 配置流程。

wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros

安装路径默认为：/opt/docs
按提示选择 ROS 版本（如 Noetic）：1121131

5.系统优化

设置中文语言
关闭系统自动休眠（避免 ROS 节点意外中断）

6.安装Terminator（超级终端）

安装多窗口终端工具：

sudo apt install terminator

常用快捷键

功能	快捷键
纵向分割（上下分屏）	Ctrl + Shift + O
横向分割（左右分屏）	Ctrl + Shift + E
当前全屏 / 取消全屏	F11
关闭当前窗格	Ctrl + Shift + W
切换到下一个终端窗格	Ctrl + Shift + →或Ctrl + Tab
切换到上一个终端窗格	Ctrl + Shift + ←或Ctrl + Shift + Tab

7.安装 VS Code 和 Vim

安装 VS code：

sudo snap install --classic code

启动：

code

安装中文插件切换界面语言
推荐安装 ROS 相关插件（如 ROS、Python、C++、CMake）
推荐安装多彩括号插件 Bracket Pair Colorizer 2

安装 Vim：附 Vim 教程

sudo apt install vim

8.（可选）安装 git

git 工具是主流的版本管理软件，这里的教程我们只会用到git clone命令

sudo apt install git

七、第一个 ROS 程序：海龟仿真器（Turtlesim）

1. 启动 ROS Master（核心节点）

roscore

必须先运行 roscore，其他节点才能通信。

2. 启动仿真器界面

rosrun turtlesim turtlesim_node

3. 启动键盘控制节点

rosrun turtlesim turtle_teleop_key

在终端中按方向键即可控制海龟移动
两个终端需同时运行（建议使用 Terminator 分屏）

恭喜！你已成功运行第一个 ROS 程序！

八、学习建议

熟悉 Linux 命令行
熟悉快捷键以及相关的计算机知识
动手自建一个镜像