Learning Objectives
- 說明機器人的感知、決策、行動怎麼形成迴路
- 分辨開迴路與閉迴路控制，說明閉迴路為什麼比較可靠
- 讀懂一個最小的 ROS 2 節點：發布速度指令、讀取光達
- 用感測器的資料改變機器人的行為
機器人和一般程式差在哪裡
一般程式的輸入和輸出都是資料：讀檔案、算一算、印結果。機器人的輸出會改變真實世界，而世界改變之後，下一次的輸入也跟著變：往前走一步，牆就近了一步。
所以機器人程式幾乎都是一個不會結束的迴路：
┌──────────────────────────────────┐
▼ │
感知（sense）→ 決策（plan）→ 行動（act）→ 世界改變
光達、相機 要往哪走 馬達轉動
這條軌道每一課都在這個迴路裡：感測器量到什麼、怎麼判斷、怎麼下指令，以及哪一步可能出錯。
機器人的程式通常不會全部寫在一起。相機、光達、馬達、導航各自是獨立的程式，用訊息互相溝通，這樣某個部分壞了不會全部一起掛，也能換掉其中一塊。把這些程式接起來的軟體框架，最常用的是 ROS 2（Robot Operating System 2）。它不是作業系統，是一組函式庫與工具。
這條軌道的環境。 ROS 2 跑不進瀏覽器，所以
rclpy（ROS 2 的 Python 函式庫）和世界都是課程模擬的。你寫的程式和真實的 ROS 2（以 Lyrical Luth 版本為準）寫法相同；時間是虛擬的，所以每次結果一樣，也可以拖時間軸回看。物理是簡化的：沒有慣性、輪子不會打滑。最後一課會說明怎麼接到真實環境。
開迴路與閉迴路
剛才的程式是開迴路：不看結果，照計畫做。如果事先把一切都算好（走 7 秒、速度 0.4），在沒有干擾時也能停在正確的位置，但輪子打滑、地面不平、有人把東西放在路上，它都不會知道。
閉迴路（closed-loop）則是一邊做一邊看結果來修正，這也是機器人可靠的基礎。代價是要處理感測器的雜訊與延遲，後面的課會一項一項處理。
要讀光達，要多做兩件事：
# 訂閱 /scan：每次收到一筆，就呼叫 on_scan
self.create_subscription(LaserScan, '/scan', self.on_scan, qos_profile_sensor_data)
def on_scan(self, msg):
self.front = msg.ranges[len(msg.ranges) // 2]
msg.ranges 是一圈距離（公尺），on_scan 這種「資料來了才被呼叫」的函數叫回呼（callback）。程式的主流程只有 rclpy.spin()：等事情發生，再呼叫對應的回呼。
最後一個參數 qos_profile_sensor_data 第 4 課會解釋；現在先照寫，不寫會收不到光達。
一步一步看一個節點怎麼跑
這是 ROS 2 官方範例的寫法。注意程式先走完 __init__，真正重複做事的 tick 是 spin 在時間到的時候呼叫的。這支範例只模擬 1.6 秒，所以 spin 之後就結束了；真實環境會一直跑到按 Ctrl+C。
確認一下
掃地機器人依照事先算好的路線走，完全不看感測器。下面哪個情況最可能讓它出問題？
在 ROS 2 裡，rclpy.spin(node) 做什麼？
程式裡寫 self.front = None，tick 裡直接寫 if self.front < 0.6。會發生什麼事？
為什麼機器人軟體常常拆成很多個節點，不寫成一支大程式？
重點整理
- 機器人程式是感知、決策、行動的迴路，行動會改變下一次感知到的東西。
- 開迴路不看結果；閉迴路一邊做一邊修正，也要面對雜訊與延遲。
- ROS 2 把機器人軟體拆成節點，節點用 topic 傳訊息。
/cmd_vel下速度指令、/scan是光達。 rclpy.spin()是主迴圈，計時器與訂閱的回呼都由它呼叫。- 這條軌道的 ROS 2 是模擬的，程式寫法和真實相同，物理是簡化的。
下一課先處理一個所有機器人都繞不開的基礎：東西的位置要相對於誰來說。