机器人学基础与 ROS 2 入门

机器人 = 感知（传感器）+ 决策（算力与算法）+ 执行（电机与机构）。ROS 2 是把它们粘在一起的“操作系统”。

一、必备数学直觉

• 坐标变换：机器人在世界坐标中的位置与姿态（欧拉角 / 四元数）
• 运动学：正运动学算末端位置，逆运动学反推关节角
• 线代功底：平移旋转矩阵、齐次坐标

二、ROS 2 的核心概念

• 节点（Node）：一个可执行进程
• 话题（Topic）：发布/订阅式通信，一对多、异步
• 服务（Service）：请求/响应式，适合同步调用
• 参数（Parameter）：运行时配置

三、跑通第一个例子

source /opt/ros/humble/setup.bash
ros2 run demo_nodes_cpp talker    # 终端 1：持续发布
ros2 run demo_nodes_cpp listener   # 终端 2：订阅打印

四、写一个自己的发布节点

import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import String

class Talker(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('talker')
        self.pub = self.create_publisher(String, 'chatter', 10)
        self.create_timer(1.0, self.tick)
    def tick(self):
        msg = String(); msg.data = 'hello ros2'
        self.pub.publish(msg)

rclpy.init()
rclpy.spin(Talker())

五、仿真先行

真机调试昂贵且危险，先用 Gazebo 在虚拟环境验证算法，再搬到真机。学会 ROS 2，就拿到了机器人的“驾驶舱”。