什么是ROS?ROS和ROS 2区别有哪些?为什么建议使用ROS 2?

一、前言
ROS是一个得到广泛使用的机器人操作系统框架,可以在不同的机器人系统中实现底代码复用,使开发人员专注于机器人应用功能的实现。本文将为大家介绍 ROS 的起源、架构和特点。


二、ROS 起源
ROS 起源于 2007年,是斯坦福大学人工智能实验室与机器人技术公司Willow Garage的合作项目。2008年之后,由Willow Garage 公司进行推广,该项目研发的机器人PR2就是在ROS 框架的基础上实现的。2010年,Willow Garage 公司开源了 ROS,其很快在机器人研究领域引起了越来越多的关注。


ROS 的主要目标是为机器人研究和开发提供代码复用的支持和服务,包括硬件抽象、底层设备控制、常用函数调用、进程间消息传递,以及包(Package)管理,并提供跨计算机、分布运行代码所需的工具和库函数。ROS是一个分布式的进程(也就是“节点”)框架,这些进程被封装在易于分享和发布的程序包和功能包中。


为支持机器人项目的开发和实现,ROS支持一种类似于代码存储库的联合系统,这个系统可以实现各个工程项目的协作及发布,从文件系统到用户接口完全独立(不受ROS限制),所有的工程项目都可以被 ROS 的基础工具整合在一起。

三、ROS架构
ROS 架构共分为三层:OS 层(OS Layer)、中间件层(Middleware Layer)和应用层(Application Layer)。
1. OS 层
ROS 不能直接运行在计算机硬件之上,需要依托操作系统。在 OS 层,可以直接使用 ROS官方支持度最好的 Ubunt 操作系统(Linux),也可以使用 Mac、WindowS、RTOS 等操作系统

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<think>嗯,用户想了解ROS2ROS1的区别,询问Ubuntu18.04是否支持ROS2,还想知道ROS2的功能。从引用内容看,用户应该是在配置环境时产生了这些疑问,ta可能正在尝试搭建ROS开发环境,特别是想同时使用ROS1ROS2。 用户提供的引用显示Ubuntu18.04确实可以同时安装ROS1 MelodicROS2 Dashing,引用[1][2]都提到了这个组合。引用[3]还讨论了环境变量配置的问题,说明共存方案是可行的。不过要注意引用[3]提到的是Eloquent版本,而Dashing才是Ubuntu18.04的官方支持版本。 关于ROS1ROS2区别,需要从架构设计开始解释。ROS1存在主节点单点故障问题,ROS2改用DDS实现去中心化通信。实时性方面ROS2有显著提升,像工业机器人这种场景会很看重这个。用户可能还关心实际开发差异,比如ROS2取消了launch文件改用Python脚本启动,参数管理也完全重构了。 功能部分要突出ROS2的新特性:分布式计算、安全机制、多语言接口支持这些。用户提到的"ros2的功能"可能比较宽泛,需要结合典型应用场景来说明,比如自动驾驶或无人机集群会用到哪些特性。 最后生成问题时,考虑到用户正在搭建环境,可以延伸到安装注意事项迁移方案。ta可能会遇到环境变量冲突问题,引用[3]提到的共存配置方法就值得展开。迁移问题也很实际,很多用户都是从ROS1转向ROS2的。 </think>以下是关于ROS2ROS1核心区别、Ubuntu 18.04兼容性及ROS2核心功能的详细说明: --- ### **一、ROS1与ROS2的核心区别** | **特性** | **ROS1** | **ROS2** | |------------------|-------------------------------|-------------------------------| | **通信架构** | 依赖主节点(`roscore`),单点故障风险[^1] | 基于DDS分布式通信,完全去中心化[^2] | | **实时性** | 实时性受限 | 支持硬实时控制(工业机器人适用) | | **网络支持** | 仅TCP/IP局域网通信 | 支持WiFi/4G/5G等复杂网络环境 | | **安全性** | 无内置安全机制 | 支持TLS加密通信访问控制 | | **跨平台性** | 限于Linux | 支持Linux/Windows/macOS/RTOS | | **API设计** | 仅C++/Python | 新增Rust等语言接口 | | **Launch文件** | XML格式 | Python脚本(灵活编程控制) | | **参数管理** | 动态参数需手动同步 | 分布式参数服务自动同步 | --- ### **二、Ubuntu 18.04是否支持ROS2?** - ✅ **完全支持** Ubuntu 18.04可安装以下ROS2长期支持版: - **ROS2 Dashing**(官方适配版本)[^1][^2] - **ROS2 Eloquent**(需验证兼容性)[^3] - ⚠️ **共存要求** 若要同时使用ROS1ROS2: 1. 必须先安装ROS1 Melodic(基础依赖)[^1][^2] 2. 后安装ROS2 Dashing(避免环境冲突) 3. 通过脚本切换环境变量(参考引用[3]方法) --- ### **三、ROS2的核心功能** 1. **多机器人协同** - 分布式通信支持大规模集群协作(如无人机编队)[^2] 2. **实时控制优化** - 微秒级实时响应(工业机械臂控制场景) 3. **安全通信协议** - 支持SROS2提供TLS加密与权限管理[^2] 4. **混合系统兼容** - 通过`ros1_bridge`实现ROS1/ROS2节点互通[^1] 5. **跨平台部署** - 嵌入式系统(ARM架构)Windows实时控制 6. **高级工具链** - `rqt`可视化工具升级 - `colcon`替代`catkin`编译系统 ```bash # ROS1与ROS2环境切换示例(引用[3]方法简化版) echo "source /opt/ros/melodic/setup.bash" > ~/ros1_env.sh echo "source /opt/ros/dashing/setup.bash" > ~/ros2_env.sh # 使用时执行: source ~/ros1_env.sh 或 source ~/ros2_env.sh ``` --- ### **四、典型应用场景** 1. **自动驾驶**:ROS2 DDS实现车辆-路侧单元通信 2. **工业4.0**:实时控制机械臂+多设备协同生产线 3. **空间探索**:火星车集群的容错通信系统 ---
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