機器人操作系統（ROS）史話篇連載9（烏龜）

04-02

張新宇

烏龜的來源

每一個ROS版本的發布，都伴隨著一個新的烏龜吉祥物和小圖標。

很多初學者，甚至有一定經驗的人都不了解為什麼ROS要用烏龜，ROS的設計者是怎麼想的？

圖：ROS四個版本烏龜小圖標

ROS在英語中，表示「龜」有兩個詞，一是Tortoise，二是Turtle。容易搞混。

Tortoise指陸上生長的烏龜。
Turtle泛指各種烏龜，陸生的和海里的。海龜則稱為「See Turtle」。

國人在英文課本學的是Tortoise，比較少見Turtle。

在美國，很多孩子從小就開始學習編程了。為了讓小孩子容易上手，就會有人開發一些適用於孩子的編程語言和編程環境。這樣的編程環境儘可能避免複雜的操作，至少沒有讓人眼花繚亂的界面。比如，現在面向小朋友比較流行的編程有美國麻省理工學院開發的小貓（英文名SCRATCH）簡易編程，卡耐基梅隆大學開發的愛麗絲（ALICE）三維圖形編程環境。通過簡單的拖動圖標就可以進行編程，這樣的編程環境使得學習門檻大大降低了，可以讓小孩子的注意力集中到程序設計上。

車庫的創始人和早期員工都是軟體工程師，他們很小的時候就開始學習編程。那時他們用的是Logo語言，一種面向兒童的計算機程式設計語言。為了讓編程更容易理解，更有趣，美國施樂公司帕克研究中心（Xerox PARC）開發了一款機器人，背上背了一個半圓形蓋子，可以在地板上運動，長得非常像一個烏龜。它的動作非常慢，大家給這個機器人起了一個非常形象的名字，「烏龜」。下圖就是這個海龜機器人。

圖： Logo編程語言、烏龜機器人和烏龜繪圖

最開始，人們是用Logo語言來控制這個海龜的機器人。通過編程，輸入指令，可以讓這個烏龜機器人前進，還可以讓它原地轉動。海龜機器人底部有一隻畫筆，在移動和轉動的時候，可以在地板上留下畫筆的痕迹。根據計算機輸入的指令和海龜機器人的移動，就可以在地面上畫出不同形狀的圖形。

可是，這個實物的海龜機器人當時非常貴，人們就開發了一套海龜繪圖系統來替代實物海龜。這樣即使沒有實物海龜機器人，也可以利用海龜繪圖系統，進行學習編程。在這個繪圖系統中，屏幕上的圖標就是一個小海龜。

海龜繪圖使得Logo用戶可以通過簡單的編程創作出豐富多彩的視覺效果或圖案。假想一隻帶著畫筆的海龜可以接受簡單的命令，例如向前走50步，右轉90度，再向前走50步，再右轉90度。通過對這隻海龜發送命令，可以讓它繪製出較為複雜的圖形，例如正方形，三角形，圓等。海龜的移動相對於它本身所在的位置。例如，命令"右90"意味著讓海龜右轉90度，學習者可以站在海龜的角度來思考它將如何執行命令，這使得程序設計更加形象化，也更易於理解。

向前50步右轉90度向前50步右轉90度

圖： Logo中的小烏龜

ROS裡面有一個turtlesim系統，就是受Logo的海龜繪圖系統啟發，幫助人們學習ROS而設計的。Tutlesim的烏龜形象，甚至程序指令和Logo裡面都是一模一樣的。

ROS第一個版本的吉祥物BoxTurtle就是模仿Logo程序設計語言的吉祥物，一隻小海龜。

現在有不少為孩子設計的APP採用烏龜的形象。比如下面這個Move The Turtle編程APP。