ROS 2 新特性，探索总结

2017 年 12 月 15 日 炼数成金订阅号

机器人开源操作系统软件ROS 2已经推出较早的正式版了，新版本命名为“Ardent Apalone”，代号“ardent”。

ROS 2因何而来？

常年混迹机器人圈的朋友们，肯定对ROS（Robot Operating System，机器人操作系统）不陌生。这款为机器人开发者提供程序库和工具的架构，第一版还是2007年推出的。

为什么在增强ROS性能的基础上还要开发新一代的ROS 2平台？在项目介绍中，开发团队给出了答案。

“我们最初的目标是开发一些软件工具，方便在Willow Garage的PR2机器人上研究，”项目介绍中写着，“但PR2不是世界上的机器人，我们希望ROS也能帮助其他的机器人开发者。”因此，研究人员通过很多消息接口定义抽象层次，让ROS能在构建其他机器人时可用。

Willow Garage公司的机器人PR2

ROS开源后，研究人员发现了新诉求。

一是之前没有考虑到一些新用例，比如机器人的多样性，用户对小型嵌入平台和实时系统等诉求。

二是这几年出现了Zeroconf、Protocol Buffers、ZeroMQ、Redis、WebSockets、DDS等新技术，不利用岂不是浪费了。

三是研究人员想借机也升级API，将一代API中用户提出的建议加进新API中。

因此，ROS 2闪亮登场——

新特性

平台和依赖性

ROS 2支持在Ubuntu Xenial、OS X El Capitan和Windows 10上进行CI测试。

在语言方面，ROS 2广泛使用了C++11，并且还用到了部分C++14，Python至少为3.5版。

此外，ROS使用自定义的序列化格式、自定义传输协议和自定义中心发现机制；ROS 2有一个抽象的中间设备接口，目前该接口的所有实现都基于DDS标准。

构建系统

ROS 2开始支持除CMake以外的其他构建系统，并且Python包可以使用setup中的所有特性。

ROS 2中的环境设置被分成特定package和特定工作空间的脚本。

在ROS中，用户可以在单个CMake context上构建多个package，但ROS 2只支持单独构建。

在ROS中，研究者可以在不安装它们的情况下构建package，用ROS 2必须提前安装。

此外，ROS 2中重构的CMake API简化了编写代码，并且可以在没有清单文件的文件夹中检测支持的构建系统package。

消息与服务

在ROS 2中——

生成的代码使用了单独的命名空间。

可以设置消息中的默认初始值。

数组和字符串的可选上限。

持续时间和时间类型被定义为消息。

删除了Header message中的序列字段。

客户端库

ROS 2目前还不支持主题名称中的命名空间，在使用C或C++时，部分情况下可以编写实时节点。

资源查找

在ROS 2中的资源可在编译时在索引处注册，在运行时可被有效查询。

相关资料

项目介绍地址：

https://github.com/ros2/ros2/wiki

关于你想要的ROS 2的所有介绍，都在上面这个地址中。

ROS 2.0 探索总结

ROS刚刚度过了9岁生日，这九年以来，无论国外还是国内，越来越多机器人开发者或者机构选择ROS，同时也为社区贡献了更多更优秀的代码，从下边这张图我们可以看到，这种成长几乎是指数级的。

2007年11月，Willow Garage公司孕育许久的一个宝宝终于诞生了，并且取名叫做ROS，Willow Garage 专门为他设计了一个机器人玩具——PR2，没想到，ROS宝宝悟性极强，很快就学会了怎么玩这个PR2，Willow Garage 发现ROS宝宝潜力很大，就继续教ROS宝宝学习更多通用机器人软件包的知识，让他学会了怎么去玩更多的机器人，就算遇到一个新的机器人，也可以将以前学到的知识运用到上边，继续愉快的玩起来。但是那个时代，毕竟ROS宝宝可以玩、会玩的机器人少，主要就是玩PR2，于是迫于局限，也存在一些性格上的不足：

只能同时玩一个机器人，多机器人就不会玩了。

脑力有限，只能依靠自身的资源做心算，如果要玩的功能太复杂，就心有余而力不足了。

脑子转的慢，没有实时性，有的时候会算不过来。

神经系统不发达，自身的各个关节部分都需要保持良好的连接，各部分通讯数据量有点大。

还只能在实验室或者研究机构里托管，不能让他带着机器人和大众玩。

但是 Willow Garage相信自己的孩子，并且把该上小学的ROS放到了社区这个学校里，接收世界各地开发者老师的培养和教育，这也让ROS接触到了众多资源，激发了他内心强大的学习欲望，并且一路从小学到初中到高中，成绩越来越好，最后以名列前茅的成绩考入了理想的大学。

在这段成长最重要的时光里，我们确实可以看到，ROS已经不是当年的宝宝，也不仅仅会玩PR2、TurtleBot等机器人，在轮式机器人、类人机器人、工业机械臂、自动驾驶汽车、探索飞船、救援车辆等领域，都已经可以看到这位ROS小朋友勤奋努力的身影。而且他已经不是当年那个会打碎花瓶的熊孩子，他逐渐成长为一个教养有佳的翩翩少年，他带着不少服务机器人走进了人类的日常生活，同时和农业机器人、工业机器人一起，为人类的生产生活贡献着力量，最酷的是，NASA的叔叔阿姨还让他搭乘 Robonaut 2去了国际空间站，曾经那些欺负他的小朋友（ MSRDS等），不仅没有打倒他，还让他学会了吸星大法的内功，现在在机器人领域，几乎无人能敌。

但是ROS并没有骄傲，在上大学里，他发现了一个全新的世界。那里有很多课程需要他去学习，他第一次接触到那么多从来没听说过的新技术，而这些技术都是他的基础课程：

Zeroconf：零配置网络服务规范，用于自动生成可用IP地址的网络技术，不需要额外的手动配置和专属的配置服务器。

Protocol Buffers： Google公司开发的一种数据描述语言，类似于XML能够将结构化数据序列化，可用于数据存储、通信协议等方面，它不依赖于语言和平台并且可扩展性极强。

ZeroMQ (and the other MQs)：一个简单好用的传输层，像框架一样的一个socket library，他使得Socket编程更加简单、简洁和性能更高。

Redis：一个高性能的key-value数据库。

WebSockets：HTML5开始提供的一种浏览器与服务器间进行全双工通讯的网络技术。

DDS (Data Distribution Service)：新一代分布式实时通信中间件技术规范，DDS采用发布/订阅体系架构，强调以数据为中心，提供丰富的QoS服务质量策略，能保障数据进行实时、高效、灵活地分发，可满足各种分布式实时通信应用需求。

在学习以上这些基础技术课程的基础上，ROS需要灵活应用这些技能，并且在高年级的学习中修炼综合能力：

多机器人控制。这个能力厉害了，以后可以同时驾驭多个机器人，别提多炫酷了，必须好好修炼，说不定还能靠此技能吸引异性呢。

多平台应用支持。这个能力要求ROS要学会大丈夫能屈能伸，不仅要能在性能强劲的计算机上跑，还要能在资源有限的嵌入式平台上跑。

实时应用支持。这个需要好好修炼内功，让自己完善时间管理能力，说几点起就几点起，说几时完成任务就几时完成任务。

增强网络通信能力。这个能力正是ROS所需要的，原来上100楼，走到50楼还得缓冲一下，这门课就是教ROS如何上100楼大气不喘的，就算楼要倒，还能飞起来。

产品应用。这个能力要求ROS具备更强的可靠性，以后就可以带着更多机器人去到更多普通人的家里玩了。

灵活构建。这是个学习能力，要求ROS学习更多的新特性，无论面对多么复杂的机器人系统，都可以轻松应对。

这么多的课程需要学习，这么多的能力需要修炼，这个大学生涯对于ROS可不轻松了。

ROS就像一个孩子，在加速成长的过程中，也需要不断适应外部坏境的发展，吸收更多与时俱进的技术，从而使自己更加优秀强壮。相信等到他毕业之时，必将是一个全新的自我，我们可以使用全新的API与他交流，他也会变得更加优秀，不仅依然会玩曾经的机器人，还可以玩好更多机器人，甚至可以玩机器人领域之外的东东。他并不会在原有基础上查漏补缺，而是脱胎换骨的涅磐重生，从少年成长为青年，更加蓬勃也更加好强，带着多年所学，立志闯出大好未来。

所以，他也应该有一个全新的名字——ROS 2.0。