一、工作空間（Workspace）
ROS工作空間是用於存放ros功能包的一個文件夾，通常以ws結尾。用於存放工程開發相關的所有文件，包括源代碼、編譯生成的文件以及配置我呢見等。在ROS中工作空間是使用Catkin編譯系統來組織和管理代碼的基礎單元。每個工作空間通常包含一個或多個功能包，這些功能包包含了實現特定功能的代碼和資源。
1.1、創建工作空間
# 選擇指定目錄 cd ~ # 創建工作空間 mkdir -p ros_ws/src
1.2、編譯工作空間
colcon build
這個ros_ws就是工作空間的根目錄，裏面包含4個子目錄
src：代碼空間，用於後續編寫代碼、腳本等文件
build：編譯空間，保存編譯過程中產生的中間文件
install：安裝空間，放置編譯得到的可執行文件和腳本
log：日誌空間，編譯和運行過程中保存各種警告、錯誤、信息等日誌
1.3、設置環境變量
編譯成功後，需要設置環境變量
方法1：僅當前終端有效
source install/setup.bash
方法2：所有終端均有效
echo "source ~/ros_ws/install/setup.bash" >> ~/.bashrc
二、功能包（Package）
功能包是ROS中的一個基礎組織單元，包含了一組實現特定功能的源代碼文件、腳本、數據文件和其他資源。功能包可以獨立存在，也可以依賴於其他功能包。每個功能包都有自己的依賴關係和構建規則，這些信息通常在功能包的package.xml文件中定義。功能包的設計使得代碼複用和維護更加方便。
每個機器人可能有很多功能，比如移動控制、視覺感知、自主導航等，功能包的作用就是把不同的功能劃分到不同的功能包中，儘量降低各個功能模塊之間的耦合關係，當需要以功能包爲單位提供時比較方便，所以功能包是ROS提供軟件複用率的方法。
1、創建功能包
命令格式如下：
ros2 pkg create <package_name> --build-type <build-type> --dependencies <dependencies> --node-name
命令中：
pkg：表示功能包相關的功能
create：表示創建功能包
package_name:自定義功能包名稱
build-type：功能包類似是python還是C++的，如果是C或C++則爲ament_cmake；如果是python就是ament_python
dependencies：表示功能包的依賴項，C++需要包含rclcpp；Python需要包含rclpy，如有需要還有其他依賴
node-name：可執行程序的名稱，會自動生成對應的源文件並生成配置文件
比如在終端中分別創建C++和Python版本的功能包：
cd ~/ros_ws/src # 創建C++功能包 ros2 pkg create pkg_helloworld_cpp --build-type ament_cmake --dependencies rclcpp --node-name helloworld # 創建Python功能包 ros2 pkg create pkg_helloworld_py --build-type ament_python --dependencies rclpy --node-name helloworld
2、編譯功能包
創建好功能包後可以繼續完成代碼編寫，之後需要編譯和配置環境變量即可運行
cd ~/ros_ws/src # 編譯工作空間所有功能包 colcon build # 編譯指定1個或多個功能包 colcon build --packages-select 功能包名稱列表 source install/setup.bash
三、節點（Node）
節點是ROS中運行的最小執行單元，是一個可執行文件，可以執行一些計算任務，處理數據，或者控制硬件設備。節點之間通過話題（Topic）、服務（Service）或動作（Action）等機制進行通信。節點可以發佈話題提供其他節點訂閱，或者提供服務給其他節點調用。一個完整的機器人系統由許多協同工作的節點組成，ROS2中單個可執行文件可以包含一個或多個節點。
節點創建的流程如下：
1、編程接口初始化
2、創建節點初始化
3、實現節點功能
4、銷燬節點並關閉接口
以Python版本helloworld功能包節點爲例
1、創建功能包
cd ~/ros_ws/src ros2 pkg create pkg_helloworld_py --build-type ament-python --dependencies rclpy --node-name helloworld
2、編寫代碼
創建功能包完成後，會自動創建hello world.py文件用於編寫節點代碼
編寫helloworld.py代碼，邏輯爲定時1秒打印一次Hello World
import rclpy # ROS2 Python接口庫
from rclpy.node import Node # ROS2 節點類
import time
# 定義HelloWorld節點，初始化時定時打印"Hello World"
class HelloWorldNode(Node):
def __init__(self, name):
super().__init__(name) # ROS2節點父類初始化
while rclpy.ok(): # ROS2系統是否正常運行
self.get_logger().info("Hello World") # ROS2日誌輸出
time.sleep(1)
def main(args=None): # ROS2節點主入口函數
rclpy.init(args=args) # ROS2 Python接口初始化
node = HelloWorldNode("helloworld") # 初始化ROS2節點對象
rclpy.spin(node) # 循環等待ROS2退出
node.destroy_node() # 銷燬節點對象
rclpy.shutdown() # 關閉ROS2 Python接口
代碼編寫完成後需要設置功能包的編譯選項，讓系統知道程序的入口，打開功能包的setup.py文件，加入程序入口的配置：
其中helloworld是可執行文件名稱，pkg_helloworld_py是功能包名稱，helloworld:main是python文件名稱和入口函數名
3、編譯代碼
cd ~/ros_ws colcon build --packages-select pkg_helloworld_py source install/setup.bash
4、運行節點
ros2 run pkg_helloworld_py helloworld
運行成功後終端中定時打印“Hello World”字符串
