ROS 入门第一讲:Robot Operating System
约 1216 字大约 4 分钟
2025-10-31
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 + -
- 放大:
复制粘贴:
- 复制:
Ctrl + Shift + C - 粘贴:
Ctrl + Shift + V
- 复制:
代码补全:
Tab重要理念:熟练使用命令行是 Linux/ROS 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
- 在 VMware 中启用共享文件夹(如
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 reboot4.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/ros - 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 vim8.(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_node3. 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
