ROS入门笔记（一）： ROS简介

ROS入门笔记（一）： ROS简介

1 ROS是什么？

机器人操作系统(Robot Operating System, ROS)是一个应用于机器人上的操作系统，它操作方便、功能强大，特别适用于机器人这种多节点多任务的复杂场景。

说明：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你开发的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。

2 ROS历史发展

2.1 ROS参考资料

1.官网：https://www.ros.org/

2.wiki：http://wiki.ros.org

3.问答：https://answers.ros.org

4.源码：https://github.com/

5.各大论坛和博客

2.2 ROS历史演变

2012年组织第一届ROS开发者大会，以后每年一届，会由不同的国家主办；之后Willow Garage经营不善，团队解散，2013年ROS的维护者成立了一个开源机器人基金这样一个组织来继续推进ROS的发展，并先后在2014年和2016年发布两款长期支持版（Long Term Support）的ROS（Indigo和Kinetic）和Ubuntu（乌班图）长期支持版保持同步的维护时间，可以得到5年的更新维护，目前官方推荐2016 ROS Kinetic。

2018年ROS2 1.0版将发布，互联网+，ROS将起着至关重要的作用。

2.3 ROS的官方解释（重点）

1）通信机制（框架）：

• 分布式：扩展性好，软件复用率高
• 进程管理
• 进程间通信

2）开发工具

• 仿真
• 数据可视化
• 图形界面
• 数据记录

3）应用功能

• 控制
• 规划
• 视觉
• 建图

4）生态系统（社区）

• 软件包管理：apt-get,apt，包管理工具
• 文档
• 教程

3 ROS设计目标

①尽量提高机器人研发中的软件复用率

②框架中的每个功能模块能够被单独设计、编译、运行时松耦合方式结合

③功能模块都封装于独立的功能包或元功能包，便于社区共享与分发

④ROS由核心通信机制、开发工具、应用功能和生态系统四个部分构成

⑤为机器人开发提供了硬件抽象、底层驱动、消息传递、程序管理、应用原型等机制，整合了第三方工具及库文件，便于用户快速完成机器人应用的建立、编写和多机整合等

4 ROS特点

1）点对点的设计

ROS中每一个进程都以一个节点的形式运行，可分布于不同主机（分散计算压力，协同工作），节点的通信消息通过一个带有发布和订阅功能的RPC传输系统来传送。

2）多语言支持

C++、Python作为最广泛的ROS开发语言、C、Java及C#和Lisp等，每个模块可以用不同的语言实现。为了支持多语言编程，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来写无关， 它使用的是自身定义的一套通信接口。

3）架构精简、集成度高

• 每个功能节点可以单独编译
• 集成众多开源项目
• 接口统一、提高软件复用性

4）组件化工具包丰富

• 3D可视化工具—rviz
• 物理仿真环境—gazebo
• 数据记录工具—rosbag
• Qt工具箱一rqt_*

5）免费并且开源

• ROS具有一个庞大的社区ROSwiki（http://wiki.ros.org/），可以查阅功能包参数和提问等。
• 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。
• ROS遵从BSD协议，对个人和商业应用及修改完全免费。

5 ROS优缺点

优点	缺点
提供框架、 工具和功能	通信实时性能有限
方便移植	系统稳定性尚不满足工业级要求
庞大的用户群体	安全性上没有防护措施
免费开源	仅支持Linux(Ubuntu）

目前来说， ROS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。