機器人操作系統(tǒng)或更廣為人知的 ROS 是一個完全開源的機器人操作系統(tǒng)。它更像是一個元操作系統(tǒng)，有助于從軟件中抽象出硬件。它背后的主要思想是避免不斷地重新發(fā)明輪子并提供標準化的功能，因此您不會因為其他人已經(jīng)做過，而從頭開始浪費時間進行硬件抽象。它為業(yè)余愛好者和非專業(yè)人士進入機器人編程領(lǐng)域提供了便利。

入門非常輕松，門檻低

      ROS 由加利福尼亞公司 Willow Garage 于 2006 年開發(fā)。目的是建立一個可用于一般目的的框架，從那時起，它由他們維護和開發(fā)。ROS 有許多版本或發(fā)行版（稱為發(fā)行版），它們隨每個新的 Ubuntu 操作系統(tǒng)版本一起出現(xiàn)。最新的是針對 Ubuntu 20.04 LTS 版本的 ROS Noetic Ninjemys。（2021年）

2022年ros2 humble

為什么要選擇機器人操作系統(tǒng)？
      有許多替代品，例如 MRPT、CARMEN、LCM、Player、Microsoft RDS。盡管如此，它們還是在設(shè)計缺陷方面失敗了，例如語言支持限制、未優(yōu)化的通信或缺乏對各種設(shè)備的硬件支持，這又是一個相當(dāng)大的問題。ROS 使軟件開發(fā)人員無需研究硬件設(shè)計或硬件如何工作即可創(chuàng)建程序。它提供了一種將進程網(wǎng)絡(luò)與中央集線器或主集線器連接的方法。除此之外，ROS 支持許多編程語言，這使得它比其他框架更加靈活。

      ROS 還使開發(fā)人員可以輕松地集成其他人已經(jīng)開發(fā)的節(jié)點。舉個例子，假設(shè)已經(jīng)構(gòu)建了一個包含運動節(jié)點和控制節(jié)點的機械臂。假設(shè)其他人制造了一個基于視覺的物體跟蹤車，它由一個視覺節(jié)點和一個運動節(jié)點組成。如果愿意，可以將汽車的視覺節(jié)點包含在機械臂中，然后就擁有了一個具有物體檢測功能的機械臂。它是如此簡單。

      ROS 正慢慢致力于成為機器人中間件的行業(yè)標準。根據(jù)ABI Research的數(shù)據(jù)，“到 2024 年，將近 55% 的商用機器人出貨量（超過 915,000 臺）將至少安裝一個 ROS 軟件包”，從而為支持 ROS 的機器人創(chuàng)造了相當(dāng)大的安裝基礎(chǔ)。“ROS 的成功歸功于其廣泛的互操作性以及與其他開源項目的兼容性。ROS 1.0 利用 Orocos 進行實時通信，利用 opencv 進行機器視覺模型，”ABI Research 首席分析師 Lian Jye Su 說。

“nearly 55% of total commercial robots shipped in 2024, over 915,000 units, will have at least one ROS package installed,” creating a sizeable installed base of ROS-enabled robots. “The success of ROS is due to its wide range of interoperability and compatibility with other open-source projects. ROS 1.0 leverages Orocos for real-time communication and OpenCV for machine vision models,” said Lian Jye Su, Principal Analyst of ABI Research.

成熟的物理模擬能力
      機器人操作系統(tǒng)有許多有用的工具，可以幫助用戶了解系統(tǒng)在現(xiàn)實世界中的工作方式。其中之一是 RViz，它是一種流行的 3-D 可視化工具。它將軟件參數(shù)作為輸入，并根據(jù)輸入的類型將它們可視化。這有助于我們從機器人的角度看待環(huán)境。

     可視化效果良好后，可以在具有所有物理參數(shù)的 3-D 世界中對其進行模擬。該模擬是在 Gazebo 的幫助下完成的，它是一個 3-D 模擬器并支持 ROS。通過在這些模擬中快速測試我們的算法和設(shè)計，可以節(jié)省大量時間和金錢。

支持ROS的硬件產(chǎn)品
      機器人操作系統(tǒng)需要一個基于 Linux 的環(huán)境才能運行。處理器類型和內(nèi)存要求完全取決于項目。一般來說，小型 ROS 項目最常用的計算機是樹莓派。這是由于它對 Linux 內(nèi)核的支持和電路板的低成本。最近，RP2040的樹莓派 Pico出來了，它也支持 micro-ROS。假設(shè)項目需要大量計算，例如基于 SLAM 的自主導(dǎo)航或計算機視覺應(yīng)用程序。在這種情況下，應(yīng)該選擇功能強大的主板，例如 Nvidia Jetson TX2 或 Intel NUC。

      至于傳感器，ROS 擁有使其與大多數(shù)傳感器兼容的庫。許多產(chǎn)品都支持 ROS，例如 RPLIDAR A1M8 360 度激光掃描儀、英特爾實感深度攝像頭等等。