一. 通信机制

• 节点（Node）——控制单元

  • 执行具体任务的进程、独立运行的可执行文件
  • 不同节点可使用不同的编程语言，可分布式运行在不同的主机
  • 节点在系统中的名称必须是唯一的

• 节点管理器(ROS Master)——控制中心

  • 为节点提供命名和注册服务
  • 跟踪和记录话题/服务通信，辅助节点相互查找、建立连接
  • 提供参数服务器，节点使用此服务器存储和检索运行时的参数

• 话题——异步通讯机制

  • 话题（Topk）

    • 节点间用来传输数据的重要总线

    • 使用发布/订阅模型，数据由发布者传输到订阅者，同一个话题的订阅者或发布者可以不唯一

  • 消息(Message)——话题数据

    • 具有一定的类型和数据结构，包括ROS提供的标准类型和用户自定义类型

    • 使用编程语言无关的 .msg 文件定义，编译过程中生成对应的代码文件

如上图所示，Publisher以Topic这个通道为媒介，发布各种message至Subscriber。

话题通信实际范例如下：

如上图所示，有一个话题Topic叫做/image_data，发布者publisher为CameraNode，通过这个话题发布各种message，然后两个订阅者subscriber分别为ImageProcessingNode和ImageDisplayNode，从话题中订阅到这个message。

• 服务通信——同步通信机制

  • 服务(Service)

    • 使用客户端/服务器(C/S)模型，客户端发送 请求(request) 数据，服务器完成处理后返回 应答(response) 数据。

    • 使用编程语言无关的 .srv 文件定义请求和应答数据结构，编译过程中生成对应的代码文件。

Service Client向Service Server发送request请求数据，Service Server接收到之后，向Service Client发送response应答数据。

ImageProcessingNode向CameraNode发送request数据，CameraNode接收到之后执行对应指令，执行结束后发送reply应答至ImageProcessingNode，此时ImageProcessingNode知悉结果。

• 话题和服务的区别

• 参数(Parameter)——全局共享字典

  • 可通过网络访问的共享、多变量字典

  • 节点使用此服务器来存储和检索运行时的参数

  • 适合存储静态、非二进制的配置参数，不适合存储动态配置的数据

  • 数据类型多变

  • 底层通讯机制是RPC调用

        ROS Master维护的参数服务器，该参数服务器会来保存一部分参数作为全局共享字典，所有节点都可以通过网络访问这个共享字典。

上图中，Talker和Listener都可以找ROS Master设置一个变量。例如Talker设置参数（setParam)，参数名为’foo’，参数的值为1；那么Listener就可以去访问master来获取（getParam）参数’foo’；这个时候ROS Master就会提供参数foo的值为1。

二. 文件系统

• 功能包（Package）

  • ROS软件中的基本单元，包含节点源码、配置文件、数据定义等

  • 用于完成具体的某一项功能

• 功能包清单（Package manifest ）

  • 记录功能包的基本信息，包含作者信息、许可信息、倚赖选项、编译标志等

• 元功能包（Meta Packages）

  • 组织多个用于同一目的的功能包