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一、简介

ROS是Robot Operating System（机器人操作系统）的简写，是一个面向机器人的开源元操作系统（open-source，meta-operating system）。它能够提供类似传统操作系统的诸多功能，如硬件抽象、底层设备控制、进程间消息传递和程序包管理等。此外，它还提供相关工具和库，用于获取、编译、编辑代码以及在多个计算机之间运行程序完成分布式计算。ROS的运行架构是一种使用ROS通信模块实现模块间P2P的松耦合的网络连接的处理架构，它执行若干种类型的通讯，包括基于服务的同步RPC（远程过程调用）通讯、基于Topic的异步数据流通讯，还有参数服务器上的数据存储。
 

二、特点

ROS的主要特点可以归纳为以下几条：

（1）点对点设计

ROS通过点对点设计以及服务和节点管理器等机制可以分散由于计算机视觉和语音识别等功能带来的实时计算压力，这种设计能适应服务机器人遇到的调战。

（2）不依赖编程语言

ROS支持多种现代高级编程语言，C++、Python和Lisp语言已经在ROS中实现编译，并得到应用，Octave和Java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（language-neutral interface definition language,IDL )来实现各模块之间的消息传送。

（3）精简与集成

ROS建立的系统具有模块化的特点，各模块中的代码可以单独编译，而且编译使用的CMake工具使它很容易的就实现精简的理念。ROS基本将复杂的代码封装在库里，只是创建了一些小的应用程序为ROS显示库的功能，这就允许了对简单的代码超越原型进行移植和重新使用。作为一种新加入的有优势，单元测试当代码在库中分散后也变得非常的容易，一个单独的测试程序可以测试库中很多的特点。

ROS不修改用户的主函数，所以代码可以被其他的机器人软件使用。其优点是ROS很容易和其他的机器人软件平台集成。例如，在计算机视觉方面，ROS已经与OpenCV实现集成。在驱动、导航和模拟器方面，ROS已经与Player系统实现集成。在规划算法方面，ROS也已与OpenAVE系统实现集成。

（4）便于测试

为机器人开发软件比其他软件开发更具挑战性，主要是因为调试准备时间长，且调试过程复杂。况且，因为硬件维修、经费有限等因素，不一定随时有机器人可供使用。ROS提供两种策略来解决上述问题。
 

1.精心设计的ROS系统框架将底层硬件控制模块和顶层数据处理与决策模块分离，从而可以使用模拟器替代底层硬件模块，独立测试顶层部分，提高测试效率。

2.ROS另外提供了一种简单的方法可以在调试过程中记录传感器数据及其他类型的消息数据，并在试验后按时间戳回放。通过这种方式，每次运行机器人可以获得更多的测试机会。例如，可以记录传感器的数据，并通过多次回放测试不同的数据处理算法

（5）开源

ROS遵从BSD协议，这给了使用者很大的自由，使开发者可以清楚的查看、自由的使用源代码，如果有需要，可以根据不同的系统及硬件环境对源代码进行修改，或者进行二次开发。

（6）强大的库及社区：

ROS提供了广泛的库文件实现以机动性、操作控制、感知为主的机器人功能。同时由于其开源特性，ROS的支持与发展依托着一个强大的社区。其官方网站尤其关注兼容性和支持文档，提供了一套“一站式”的方案使得用户得以搜索并学习来自全球开发者数以千计的ROS程序包。

三、小结

随着技术的发展及人们需求的提高，机器人集成了越来越多的功能、传感器，对用户来说这越来越方便，但对开发者来说恰恰相反，功能的增加带来开发与集成难度迅速上升，机器人操作系统的出现有效缓解了这种问题。从计算机和智能手机的发展过程来看，合适与成熟的操作系统是智能机器人行业大规模发展和在人们的生活中普及的必要条件。可以预见，未来几年将会出现众多机器人操作系统，在经过充分的发展竞争后将会有为数不多的几个操作系统会发展壮大并占据绝大部分市场，就像曾经的计算机操作系统和现在的手机操作系统。