# 1.3 什么是ROS ## 1.3.1 什么是ROS 機器人是一個系統工程，它涉及機械、電子、控制、通信、軟件等諸多學科。以前，開發一個機器人需要花很大的功夫，你需要設計機械、畫電路板、寫驅動程序、設計通信架構、組裝集成、調試、以及編寫各種感知決策和控制算法，每一個任務都需要花費大量的時間。因此像電影《鋼鐵寫》中那樣，僅靠一個人的力量造出一個動力超強的人形機器人機甲是不可能的。  然而隨著技術進步，機器人產業分工開始走向細致化、多層次化，如今的電機、底盤、激光雷達、攝像頭、機械臂等等元器件都有不同廠家專門生產。社會分工加速了機器人行業的發展。而各個部件的集成就需要一個統一的**軟件平臺**，在機器人領域，這個平臺就是機器人操作系統ROS。 ROS是一個適用于機器人編程的**框架**，這個框架把原本松散的零部件耦合在了一起，為他們提供了**通信架構**。ROS雖然叫做**操作系統**，但并非Windows、Mac那樣通常意義的操作系統，它只是連接了操作系統和你開發的ROS應用程序，所以它也算是一個**中間件**，基于ROS的應用程序之間建立起了溝通的橋梁，所以也是運行在Linux上的**運行時環境**，在這個環境上，機器人的感知、決策、控制算法可以更好的組織和運行。 以上幾個關鍵詞（框架、中間件、操作系統、運行時環境）都可以用來描述ROS的特性，作為初學者我們不必深究這些概念，隨著你越來越多的使用ROS，就能夠體會到它的作用。 ## 1.3.2 ROS特點 ROS具有這些特點： * **分布式 點對點** ROS采用了分布式的框架，通過點對點的設計讓機器人的進程可以分別運行，便于模塊化的修改和定制，提高了系統的容錯能力。 * **多種語言支持** ROS支持多種編程語言。C++、Pyhton和已經在ROS中實現編譯，是目前應用最廣的ROS開發語言，Lisp、C#、Java等語言的測試庫也已經實現。為了支持多語言編程，ROS采用了一種語言中立的接口定義語言來實現各模塊之間消息傳送。通俗的理解就是，ROS的通信格式和用哪種編程語言來寫無關，它使用的是自身定義的一套通信接口。 * **開源社區** ROS具有一個龐大的社區ROS WIKI(http://wiki.ros.org/ )，這個網站將會始終伴隨著你ROS開發，無論是查閱功能包的參數、搜索問題還是。當前使用ROS開發的軟件包已經達到數千萬個，相關的機器人已經多達上千款。此外，ROS遵從BSD協議，對個人和商業應用及修改完全免費。這也促進了ROS的流行。 ## 1.3.3 ROS優缺點 ROS為我們開發機器人帶來了許多方便，然而它也確實存在一些問題： | 優點 | 缺點 | | :------: | :------: | | 提供框架、工具和功能 | 通信實時性能有限 | | 方便移植 | 系統穩定性尚不滿足工業級要求 | | 龐大的用戶群體 | 安全性上沒有防護措施 | | 免費開源 | 僅支持Linux(Ubuntu) | 總體來說，ROS更適合科研和開源用戶使用，如果在工業場景應用（例如無人駕駛）還需要做優化和定制。 為了解決實際應用的問題，ROS2.0做了很大的改進，目前正在開發之中，未來表現如何值得期待。