ROS总体概念与安装ROS

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@小白创作中心

ROS总体概念与安装ROS

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CSDN

https://blog.csdn.net/weixin_45477686/article/details/138616117

智能时代，机器人正在向全场景的高度智能化方向进化，这对机器人开发提出了巨大挑战，机器人操作系统ROS应用而生。本文将带你了解ROS的诞生背景、发展历程及其核心特点，帮助你全面认识这个在机器人开发领域具有重要影响力的系统。

一、ROS系统安装

https://blog.csdn.net/weixin_45477686/article/details/135209540?spm=1001.2014.3001.5501
https://blog.csdn.net/weixin_45477686/article/details/135209540?spm=1001.2014.3001.5501

那什么是ROS？什么又是ROS2呢？

接下来，我们就一起掀起ROS的神秘面纱，带领大家认识一下机器人开发中这位重量级的嘉宾。

二、ROS的诞生

对于越来越复杂的智能机器人系统，已经不是一个人或者一个团队可以独立完成的，如何高效开发机器人，是技术层面上非常重要的一个问题，针对这个问题，一群斯坦福大学的有志青年尝试给出一个答案，那就是机器人操作系统。

2007年，他们诞生了这样一个想法，我们有没有可能做一款个人服务机器人，帮助我们完成洗衣做饭收拾家等一切你不想做的事情，甚至还可以在你无聊的时候，陪你聊天玩耍，最后他们真的做出来了。

当时初期的机器人原型是用实验室可以找到的木头和一些零部件组成的，后期有了充足的资金，才得以实现图中这款外观精致、性能强悍的机器人——PR2，Personal Robot 2代。

在上图中，我们可以看到PR2机器人已经可以完成叠毛巾、熨烫衣服、打台球、剪头发等一系列复杂的应用功能，以叠毛巾为例，这在当时是轰动机器人圈的重要研究，因为第一次有机器人可以完成柔性物体的处理，虽然效率很低，在100分钟之内只完成了5条毛巾的整理，但是在学术层面却推动机器人向前走了一大步。

这款机器人中的软件框架就是ROS的原型，所以ROS因这款个人服务机器人而生，很快也从中独立出来，成为一款用于更多机器人的软件系统。

三、ROS的发展

ROS诞生于2007年的斯坦福大学，这是早期PR2机器人的原型，这个项目很快被一家商业公司Willow Garage看中，类似现在的风险投资一样，他们投了一大笔钱给这群年轻人，PR2机器人在资本的助推下成功诞生。

2010年，随着PR2机器人的发布，其中的软件正式确定了名称，就叫做机器人操作系统，Robot Operating System，简称为ROS。同年，ROS也肩负着让更多人使用的使命，正式开源。

PR2机器人虽好，但是成本居高不下，几百万的价格让绝大部分开发者望而却步，官方也注意到了这个问题，所以在2011年发布了一款后期成为ROS圈爆款的机器人——Turtlebot，这款机器人采用扫地机器人的底盘，加上xbox游戏机中的体感传感器Kinect，直接使用笔记本电脑就可以控制，支持ROS的所有开源功能，关键是价格便宜，随着这款机器人的普及，大大推动了ROS的应用。

从2012年开始，使用ROS的人越来越多，ROS官方也开始每年举办一届ROS开发者大会——ROS Conference，简称ROSCon，来自全球的开发者会齐聚一堂分享自己使用ROS开发的机器人应用，其中不乏亚马逊、Intel、微软等大公司的身影，近两年因为疫情原因改为线上举办，名称也变为了ROS World。

经历前几年野蛮而快速的增长，ROS逐渐迭代稳定，2014年起，ROS跟随Ubuntu系统，每两年推出一个长期支持版，每个版本支持五年时间，这标志着ROS的成熟，也让ROS加快了普及的步伐。

回到时间轴的起点，ROS的创始团队原本只想做一款个人服务机器人，万万没想到，ROS被越来越多机器人使用，受限于当初设计的局限性，ROS的问题也逐渐暴露。为了能够真正设计一款适用于所有机器人的操作系统，ROS2在2017年底正式发布，历经多年迭代，我们终于在2022年5月底，迎来了ROS2第一个长期支持版——ROS2 Humble，ROS2已经成熟，我们也进入了一个全新的ROS2时代。

从ROS发展的时间轴中，我们不仅可以了解到ROS的发展过程，更重要的是熟悉ROS和ROS2诞生的原因。

这里我们也把ROS2发展的时间轴单独提取出来，介于ROS在各种各样机器人中应用的问题，ROS2在2014年提出，2015年开始迭代，2017年推出第一个正式版，此后快速迭代，直到2022年推出了第一个长期支持版，本教程也会在该版本ROS2之上进行讲解。

四、ROS的特点

ROS怀揣“提高机器人软件复用率”的目标，促使社区快速发展和繁荣，时至今日，ROS已经广泛用于各种机器人的开发，无论是机械臂、移动机器人、水下机器人，还是人形机器人、复合机器人，统统都可以看到ROS的身影，ROS已经成为机器人领域的普遍标准。

提高机器人软件复用率，这个目标简单来讲就是不要重新造轮子。

正如一家做汽车的公司，从零制造汽车并不是一个明智的做法，他们通常会采购A家的轮子、B家的引擎、C家的多媒体系统，最后把这些整合到一起做成汽车。同理，我们也可以将ROS社区中已有的各种软件集合到一起，在此之上去实现自己的创意，同时还可以将自己的成果分享给别人，这样大家都可以站在巨人的肩膀上，向前走的更远，一步一步，智能机器人才会有更多沉淀和更长远的进步。

围绕这个核心目标，ROS在自身的设计上也尽量做到了模块化，由通信机制、开发工具、应用功能、生态系统四大部分组成。同时ROS具备多项特点，这里的ROS是ROS1和ROS2的总称，比如：