ROS简介

1.什么是 ROS

机器人是一个系统工程，它涉及机械、电子、控制、通信、软件等诸多学科。以前，开发一个机器人需要设计机械、画电路板、写驱动程序、设计通信架构、组装集成、调试、以及编写各种感知决策和控制算法，每一个任务都需要花费大量的时间。然而随着技术进步，机器人产业分工开始走向细致化、多层次化，如今的电机、底盘、激光雷达、摄像头、机械
臂等元器件都由不同厂家专门生产，社会分工加速了机器人行业的发展。而各个部件的集成就需要一个统一的软件平台，在机器人领域，这个平台就是机器人操作系统 ROS。

ROS 是一个适用于机器人编程的框架，这个框架把原本松散的零部件耦合在了一起，为他们提供了通信架构。ROS 虽然叫做操作系统，但并非 Windows、Mac 那样通常意义的操作系统，它只是连接了操作系统和开发的 ROS 应用程序，所以它也算是一个中间件，基于 ROS 的应用程序之间建立起了沟通的桥梁，所以也是运行在 Linux 上的运行时环境，在这个环境上，机器人的感知、决策、控制算法可以更好的组织和运行。

以上几个关键词（框架、中间件、操作系统、运行时环境）都可以用来描述 ROS 的特性，作为初学者我们不必深究这些概念，随着你越来越多的使用 ROS，就能够体会到它的作用。

2. ROS 的特点

ROS 主要具有以下特点：

（1）分布式、点对点
ROS 采用了分布式的网络框架，使用了基于 TCP/IP 的通信方式，实现了模块间点对点的松耦合连接，可以执行多种类型的通信。通过点对点的设计让机器人的进程可以分别运行，便于模块化的修改和定制，提高了系统的容错能力。

（2）支持多种语言

ROS 支持多种编程语言。C++和 Pyhton 是目前应用最广的 ROS 开发语言。此外，ROS还支持 LISP、C#、Java、Octave 等多种不同的语言。为了支持更多应用的移植和开发，ROS采用了一种语言中立的接口定义语言来实现各模块之间消息传送。通俗的理解就是，ROS的通信格式和用哪种编程语言无关，它使用的是自身定义的一套通信接口。

（3）组件化工具包丰富

ROS 采用组件化的方式将已有的工具和软件进行了集成，比如 ROS 中三维可视化平台Rviz，Rviz 是 ROS 自带的一个图形化工具，可以方便地对 ROS 的程序进行图形化操作；ROS 中常用的物理仿真平台 Gazebo，在该仿真平台下可以创建一个虚拟的机器人仿真环境，还可以在仿真环境下添加一些需要的参数。

（4）免费且开源

ROS 具有一个庞大的开源社区 ROS WIKI(http://wiki.ros.org/)。ROS WIKI 中的应用代码以维护者来分类，主要包含由 Willow Garage 公司和一些开发者设计、维护的核心库部分，以及不同国家的 ROS 社区组织开发和维护的全球范围的开源代码。当前使用 ROS 开发的软件包已经达到数千万个，相关的机器人已经多达上千款。此外，ROS 遵从 BSD 协议，允许使用者修改和重新发布其中的应用代码，对个人和商业应用及修改完全免费。

ROS 也存在一些问题。如：通信实时性能有限；系统稳定性尚不满足工业级要求；安全性上没有防护措施；目前主要支持 Linux(Ubuntu)系统。但总体来说，ROS 为我们开发机器人带来了许多方便。它更适合科研和开源用户使用，如果在工业场景应用（例如无人驾驶）还需要做优化和定制。

3.历代 ROS 版本

ROS1.0 版本发布于 2010 年，基于 PR2 机器人开发了一系列机器人相关的基础软件包。随后 ROS 版本迭代频繁，目前已经发布到了 Melodic。推荐使用 Kinetic 和 Melodic 这两个长期支持的版本。

ROS 目前主要支持在 Linux 操作系统上安装部署，它的首选开发平台是 Ubuntu。同时，也可以在 OS X、Android、Arch、Debian 等系统上运行。时至今日 ROS 已经相继更新推出了多种版本，供不同版本的 Ubuntu 开发者使用。为了提供最稳定的开发环境，ROS 的每个版本都有一个推荐运行的 Ubuntu 版本。如下表所示：

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