·各位小伙伴大家好，我又来一边学习一边分享啦。接上一篇文章的设计，今天来分享的是为什么选用MicroROS？MicroROS是可以部署在ESP32、STM32等微控制器上的ROS。

现在能作为主机的板子实在价格昂贵，树莓派等一系列的板子的价格一直居高不下，甚至有人称之为“理财产品”，这是作为我们这些热爱者们不愿意看到的。MicroROS所使用微控制器价格就降低了很多很多了。 但是小小的芯片是没有办法承载整个ROS的结构和功能的，对此，MicroROS很好的规避了这个问题。MicroROS采用的是客户端-代理（Client-Agent）架构，是的，ROS的核心——通信，在MicroROS上依旧熠熠生辉！

MicroROS-Client：他是运行在MCU，也就是如ESP32等微控制器上的客户端。他不直接参与ROS2复杂的DDS通信，而是负责硬件的交互（比如读取IMU、控制电机），将数据通过串口或WiFi等方式发送给代理。

MicroROS-Agent：这是运行在主机（你的电脑、虚拟机、树莓派等板子）上的代理。主要作用是读取来自MCU的数据，翻译成ROS2的消息，与此同时，他也可以将ROS2的命令发送给MCU。

这样你或许还体会不到这有什么优势，我们来对比一下，请先想象以下场景：你是一个手搓机器人的爱好者，是的，你有点穷，但是好在技术高超，自己设计了ESP32的板子，上面涵盖了IMU，电机用的是编码器电器，里程计也有了，雷达你也决定手搓：不就是个激光和光学传感器再加个电机吗？好了，现在你有IMU、里程计、雷达、电机。

传统的方案：

你决定一星期每天只吃一顿饭，然后攒钱买一个树莓派。（现实中大家要认真吃饭，不然会得胃病哦！）对的，树莓派上是有Ubuntu系统的，他是一个主机。

现在你要去实现SLAM（同时定位与建图），由于你的东西都是手搓的，没有底层驱动的支持（以IMU为例），所以你第一步是：使用C语言编写IMU采集到的数据，包括读取引脚、数据接收等一系列的配置工作。现在你获取了原始的数值，你的这块ESP32的板子现在需要通过USB/TTL串口连接在树莓派上，你设计的板子变成了主从机中的从机了。

你发现你的数据好像不是ROS的那种消息类型，只是一些粗糙的，分不清哪个对哪个的数值，并且数据也只是在ESP32上的数据流，主机那边还是什么都没收到呢！第二步：你需要写一个发送数据的串口代码，你必须要设置好波特率、串口号等一系列的配置，除此之外还要约定好你和主机的协议，按照协议发送（从机），按照协议读取（主机）。

如图，这是官方的IMU的消息类型，包含了四元数、角速度、线速度。主机接收后需要填入这个标准的消息中（当然，消息类型可以自定义的）。

接下来， 接下来，为了变成SLAM一部分，你必须对IMU的数据进一步的处理。这通常包括以下几个关键步骤：

1. 数据预处理：对原始IMU读数进行滤波（如低通滤波）以降低噪声，并进行单位转换（例如将原始ADC值转换为物理量）。
2. 传感器标定：估计并补偿IMU的零偏（bias）、比例因子（scale factor）和非正交误差，以提高数据精度。
3. 姿态解算：利用加速度计和陀螺仪数据，通过互补滤波、Mahony滤波或扩展卡尔曼滤波（EKF）等算法，实时计算载体的姿态（俯仰、横滚、偏航角）。
4. 积分与状态估计：对处理后的角速度和线加速度进行积分，结合其他传感器（如轮式里程计、视觉）的数据，在SLAM框架（如EKF-SLAM、因子图优化）中进行融合，共同估计机器人的位姿和地图。
5. 时间同步与插值：确保IMU数据与其他传感器（如相机、激光雷达）的时间戳严格对齐，必要时进行插值，为紧耦合的SLAM前端提供高频率的预测。

这样，你的IMU才能初步使用起来，后面还有一系列的步骤需要你去操作。

MicroROS：

现在你决定使用MicroROS的方法，你把电机、雷达等一系列的东西连接在ESP32上，下载了VM，安装了虚拟机。然后使用了WiFi进行通信，是的，不需要在时时刻刻用串口连着你的ESP32板子了。

虚拟机上安装并运行了ROS的环境和MicroROS的agent，而ESP32端也烧好了MicroROS的固件，你现在在ESP32上调用一下：

rcl_publish(&imu_msg)

即可。这时候装载了MicroROS的ESP32也是ROS的生态下，官方的消息格式也是包含的，而且内置了QoS机制，消息可靠、消息兼容。MicroROS的特点是上位机来处理复杂的算法，下位机持续地执行和控制。

传统的方式需要采集、自定义协议、串口发送、USB串口线连接、主机额外编写节点解析数据变成标准的消息格式。

MicroROS方式采集数据后直接填入标准消息格式，采用WiFi的方式给上位机，上位机采用Agent监听，代码量小、有线变成无线、可靠。