2024 无人系统部介绍

嗨，你好啊。欢迎加入 HUAT FSAC 无人系统部👏，在这里开始你的第一步学习吧。

请注意：本教程指南仍在编写阶段，内容随时可能更新。

序

首先介绍一下无人系统部所用的软件与开发平台。我们的软件开发主要基于 Robot Operating System（ROS），你可以把它理解为有着各种工具的工具箱。我们依托于这个“平台”来开发各种各样的功能包，比如视觉的图像处理，对路径的计算与规划等。
由于 ROS 一般运行在 Linux 操作系统上，所以掌握部分 Linux 知识是必须的。在日常代码的编写上我们会使用 Visual Studio Code，当然你也可以使用你熟悉的编辑器/集成开发环境。而在开发语言上 ROS 限定了两种：C++ 与 Python，你也可以按照喜好自由选择。

而在你的学习过程中，我们希望你能自己搜索/了解没听说过的软件和领域，遇到问题时能自己先搜索下报错信息，看到教程指南时也能自己分析是否与所搜寻的相符。最重要的是——对未知的领域保持探索欲与求知欲。

当然我们也非常乐意回答你在学习时提出的问题，只要它们是在你真的努力尝试搜寻答案却仍然无果之后——我们不希望提问被滥用为快速解决问题的“捷径”。

最后，培训不仅仅是完成任务，我们更乐意看到你在不断尝试的过程中学到真东西，而非只是按部就班草草完成了事。

—— NekoRectifier

如果你不怎么习惯用电脑

在搜索相关信息的时候，更推荐使用必应而非百度。原因不过后者的竞价排名只会让你更难搜索到你需要的信息。
搜索的时候别忘了看一下页面的日期，有时候过时的信息反而会误导你。
本文中所说的 “参考”，指的是在不会/不懂的时候可以优先将该链接作为可靠信源，而非强制性的要求全部学完。

1. 基础环境配置

我们先从接触全新的系统环境开始，既然 ROS 运行在 Linux 之上。我们就得先安装一个 Linux 操作系统。
目前与 ROS 兼容性最好的是 Ubuntu 操作系统，你可以自行搜索安装方式。

Ubuntu 操作系统的 LOGO

一般来说有以下几种安装方案：

在物理真机上安装 Ubuntu 系统，好处是不会像虚拟机一样有性能损耗
在 Windows 上借助 WSL 部署 Ubuntu 系统，好处是方便与现有 Windows 融合度高
使用 docker 镜像来部署 Ubuntu，好处是即刻完成
在 Android 上跑 proot 环境运行 Ubuntu，…不做推荐

我们对 Ubuntu 系统的部署方式不做限制，但如果你没什么主意💡，你可以参考如下内容。

通过 VMWare Workstation 来部署 Ubuntu 虚拟机，你可以搜索vmware ubuntu 18.04 安装。

以下是几点提示：

你可以在这里下载 VMWare 虚拟机最新版本并进行安装
Ubuntu 系统要求/建议安装为 Ubuntu LTS 18.04，因为这个版本与我们使用的 ROS 版本（ROS1 Melodic）搭配
VMWare Workstation 的版本并没有严格要求，16/17/18 都是可以的

1.2 Linux 命令行操作

我们假定你已经成功完成了 Ubuntu 18.06 的安装，下面还要介绍的是它的基础操作。
关于 Linux 基础操作你可以参考Linux 漫游指南这篇教程。

尽管现代 Linux 操作系统大多都搭配了方便易用的图形界面（如偏向 Mac 风格的 Gnome3 与类似 Windows 的 KDE 等），但便捷的 CLI 指令依然是必不可少的。

我应该在哪里输入命令？

在你已经启动了的 Ubuntu 系统桌面上：

按下键盘上的 ctrl 和 alt 和 T 键；
按下 windows 键并输入 terminal 最后按回车键；

就会打开 Ubuntu 的命令行窗口，从这里输入你的命令就好。

如果你使用 WSL，那么打开的命令窗口就是 Ubuntu 中的终端。

什么是命令，有哪些，我要怎么学习？

由于能力限制，我们无法在这里直接讲述开发中最常见的 Linux 命令以及该如何学习/使用他们。但我们推荐这份教程。

同时你也可以通过按这样的格式 linux 命令 ls 是什么进行搜索来解答你在使用命令是产生的疑问。

1.3 Visual Studio Code 安装及其配置

说到集成开发环境（IDE），相信大多数人接触到的都是 Dev C++、Clion(IDEA) 或者 Visual Studio。但你对以上所列举的软件并不熟悉或不怎么上手的话，可以考虑学习一下 Visual Studio Code（下称 VSC）。

vsc 的用户界面图

VSC 的用户界面图

1.3.1 安装

在这里下载 VSC Linux 安装包（deb）
在这里下载 VSC Windows（exe）

Windows 安装的过程不多复述，双击 exe 文件并进行安装就好。

至于 dpkg 的安装，你可以搜索 ubuntu 安装 deb 包来获取相关信息。

完成后，你可以在终端内执行 code 或者在应用列表内找到 VSC 图标来打开它。

1.3.2 配置

参考这篇教程来配置在 VSC 上进行 ROS 开发。
参考这篇教程来配置在 VSC 上进行 C/C++ 开发。

2. 编程语言基础概念

如果你是大一新生，那么你很可能在学习公共课——大学 C 语言。如果你觉得跟上课程内容很容易而且有意思，那么跟着听没问题。
但如果你觉得听不懂/没意思/想拓展，这些有一些书可以帮到你。

Essential C++
C++ Primer Plus

3. git使用

git 是一个分布式的代码版本控制系统。

通过使用 git 你可以一键将自己的代码回退至任意版本。而且借助 git 的“分支”功能，你可以在不影响主要代码的情况下向代码添加新的功能并测试。

学习并尝试使用 git 进行代码管理。在 HUAT-FSAC 团队开发项目中，用 git 托管代码是必不可少的。

在网页上即刻体检 git 操作

关于 git 的详细教程请参考这个。

4. ROS 架构熟悉

4.1 ROS 介绍

ROS 是一个适用于机器人的开源的元操作系统。它提供了操作系统应有的服务，包括硬件抽象，底层设备控制，常用函数的实现，进程间消息传递，以及包管理。详情参考

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4.2 了解 ROS 节点通信

参考以下链接，尝试理解 ROS 节点间是以何种方式实现通信。

[1] https://wiki.ros.org/cn/ROS/Tutorials/UnderstandingNodes
[2] https://wiki.ros.org/cn/ROS/Tutorials/UnderstandingTopics
[3] https://wiki.ros.org/cn/ROS/Tutorials/WritingPublisherSubscriber%28c%2B%2B%29

通过以上学习步骤，你将逐步掌握机器人操作系统ROS的基础知识，为后续的进阶学习奠定坚实基础。实践是提升技能的关键，因此请在学习的同时多进行练习，以加深对所学知识的理解。