什么是ROS2

ROS是机器人操作系统 的简称，它本身并不是一个操作系统，而是可以安装在现在已有的操作系统（Linux、Windows、Mac）上的一组用于构建机器人应用程序的软件库和工具集。

ROS包括两个版本 ROS1和ROS2，ROS1是在2007年由斯坦福大学人工智能实验室与机器人技术公司Willow Garage为了个人机器人项目的合作而开发的，2008年后由Willow Garage来进行推动，目前由开源机器人基金会（OSRF）负责维护和发布。它的主要组成包括ROS Mastar、 ROS Node等，不同的功能可以由不同的节点实现，节点之间可以通过发布和订阅话题来传递消息，它的本质是基于TCP/IP的Socket通信机制。不同的模块可以被单独设计，在运行时松散耦合，它执行若干种类型的通信，比如基于服务的同步RPC通信、基于话题的异步消息通信以及基于参数服务器的数据存储等。

ROS2是从零开始开发的，一个全新的ROS，主要是解决ROS1在架构时存在的一些天然缺陷，如存在Master主节点，一旦主节点挂掉，整个系统就会出现异常；通信基于TCP实现，实时性差、系统开销大；消息格式为非标准格式，没有加密机制、安全性不高等。

ROS2继承了部分ROS1的概念，如应用节点、消息通信、服务通信、Action通信等，同时引入很多新的概念，如基于RTPS(Real-Time Publish-Subscribe)协议的DDS，服务质量（Qos）等，这些新引入的特性是ROS2支持更快的通信，更彻底的分布式。

ROS2的主要功能

根据ROS2的官方网站介绍，ROS2的核心功能包括：

• 基于话题的发布/订阅通信
• 基于客户端（clients）和服务端（services）的服务通信
• 支持设置和查询参数
• 支持基于共同核心客户端库（RCL）的多语言客户端库，客户端是允许用户实现其代码的API集合，目前C++ 客户端库 ( rclcpp ) 和Python客户端库 ( rclpy )，由核心ROS 2团队维护，ROS 2社区的成员已经创建了其他客户端库，如c#、Rust、Ada、Swift等；
• 采用DDS的发现、传输和序列化，数据处理基于标准DDS，使不同客户端语言开发的节点能够相互共享数据；
• 对多个DDS实现的支持，可以在运行时指定不同DDS，目前完全支持Eclipse Cyclone DDS、eProsima Fast DDS和RTI Connext DDS；
• 使用服务质量设置（Qos）处理非理想网络的通讯设置，通过修改QoS的设置，在有损信道上加强可靠性意味着发布者将重新发送网络数据包，直到收到消费者的确认;
• 支持进程内部和进程间通讯，并使用相同的API，目前仅在C++ 中
• 支持与ROS1通信，ROS1-ROS2通讯bridge，可用于话题和服务，尚未用于动作。
• 单个进程中可加载多个节点，目前仅支持C++；
• 支持具有托管生命周期的节点 ，目前仅在C++ 中;
• SROS2安全支持, SROS2即“安全（Secure） ROS 2”，为ROS2提供了身份验证、访问控制和数据加密功能；
• 完备的命令行自检工具，ROS2提供了各种子命令，用于查看节点、话题、服务、参数安全配置等信息；
• 使用Launch运行和监控多节点 ；
• 支持节点和话题的命名空间设置；
• 提供ROS节点内的名称静态重新映射，可以将话题、服务重新命名；
• 完善的日志管理，客户端程序库(rclcpp和rclpy)使用一个通用的日志库（rcutils）来提供日志管理功能：基于过滤器的日志调用，设置日志级别，与节点相关联的日志可以自动的使用节点的名称和命名空间；

除以上核心功能，ROS2还提供丰富的上层应用资源包，如：

RViz2: ROS2中三维可视化平台，一方面能够实现对外部信息的图形化显示，另外还可以通过rviz给对象发布控制信息，从而实现对机器人的监测与控制；

Rosbag2: 一个基于ros2系统的话题数据录制和回放工具，在实际应用中，可以使用 bag 文件来保存和恢复系统的运行状态，常用于初始数据采集及DEBUG；

Navigaton2: 基于ROS2的定位、全局路径规划、局部路径规划与避障、多点导航、插件式地图管理等功能包的合集；

Gazebo: 基于ROS2的一款免费机器人仿真软件，其提供高保真度的物理模拟，一整套传感器模型，以及对用户和程序非常友好的交互方式；

Image_transport: image订阅和发布，它为低带宽压缩格式(compressed formats)image传输提供透明支持；

geometry2：用于实现坐标变换的资源包，包括tf2,tf2_kdl,tf2_ros等。