# 1.3 什么是ROS ## 1.3.1 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花很大的功夫，你需要设计机械、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。因此像电影《钢铁写》中那样，仅靠一个人的力量造出一个动力超强的人形机器人机甲是不可能的。  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、机械臂等等元器件都有不同厂家专门生产。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。 ## 1.3.2 ROS特点 ROS具有这些特点： * **分布式 点对点** ROS采用了分布式的框架，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。 * **多种语言支持** ROS支持多种编程语言。C++、Pyhton和已经在ROS中实现编译，是目前应用最广的ROS开发语言，Lisp、C#、Java等语言的测试库也已经实现。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。 * **开源社区** ROS具有一个庞大的社区ROS WIKI(http://wiki.ros.org/ )，这个网站将会始终伴随着你ROS开发，无论是查阅功能包的参数、搜索问题还是。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，对个人和商业应用及修改完全免费。这也促进了ROS的流行。 ## 1.3.3 ROS优缺点 ROS为我们开发机器人带来了许多方便，然而它也确实存在一些问题： | 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) | 总体来说，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。 为了解决实际应用的问题，ROS2.0做了很大的改进，目前正在开发之中，未来表现如何值得期待。