1.2　机器人操作系统发展与现状

机器人操作系统（Robot Operating System，ROS），历经十几年的发展，已经成为机器人开发中必然要使用的一个环节。这样一个复杂的软件系统，是如何诞生与发展的呢？

1.2.1　ROS的历史起源

2007年，一些斯坦福大学的学生产生了这样一个想法：我们有没有可能做一款个人服务机器人，帮助我们完成洗衣、做饭、收拾家务等我们不想做的事情，甚至还可以在我们无聊时，陪我们聊天玩耍。最后，他们真的“做出来”这样一款机器人。

他们深知做出这样一款机器人并不容易，机械工艺、电路、软件都要涉及，而且横跨很多专业，一个人做不了这些工作。那为什么不联合所有人一起干呢？如果我们设计一套标准的机器人平台和应用软件，就可以让所有人都在同一个平台上做应用开发，因为应用软件都基于统一的平台，所以我们就有机会共享其他人开发的应用软件。

初期的机器人原型是用实验室可以找到的木头和一些零部件组成的，后期有了充足的资金，才得以实现这款外观精致、性能强悍的机器人——Personal Robot 2（PR2），如图1-4所示。

图1-4　ROS中的元老机器人——PR2

PR2机器人可以完成叠毛巾、剪头发、空地协同、熨烫衣服、做早餐、打台球等一系列复杂的活动，以叠毛巾为例，这在当时是轰动机器人圈的重要成果，因为第一次有机器人可以完成柔性物体的处理，虽然效率不高，但在学术层面却推动机器人技术向前走了一大步。

PR2中的软件框架就是ROS的原型，ROS因这款个人服务机器人而被大家熟知，很快从PR2中独立出来，成为了更多机器人使用的软件操作系统。

1.2.2　ROS的发展与现状

ROS发展历程如图1-5所示，ROS诞生于2007年的斯坦福大学，早期的PR机器人项目在Willow Garage公司的支持下，快速发展迭代。2010年，第一批20台PR2机器人落地，Willow Garage为这些机器人举办了毕业典礼，此时他们已经为其中的软件正式确定了名称，就叫作机器人操作系统（ROS）。同年，ROS也肩负着让更多人使用的使命，正式开源。

图1-5　ROS发展历程

PR2机器人虽好，但是成本居高不下，几百万的价格让绝大部分开发者望而却步，官方在2011年发布了一款性价比更高的机器人——TurtleBot，这款机器人采用扫地机器人的底盘，加上体感传感器Kinect，使用笔记本电脑就可以控制。其支持ROS众多开源功能，更关键的是价格便宜。这款机器人的普及，很大程度上也推动了ROS的应用。

从2012年开始，使用ROS的人越来越多，ROS官方也开始每年举办一届ROS开发者大会——ROS Conference（ROSCon），来自全球的开发者齐聚一堂，分享自己使用ROS开发的机器人应用，持续至今。这也是ROS一年一度的盛会，参与人数和企业越来越多，其中不乏亚马逊、Intel、微软等大公司的身影。

经历前面几年野蛮而快速的增长，ROS逐渐迭代稳定。2014年起，ROS跟随Ubuntu系统，每两年推出一个长期支持版，每个版本支持五年时间，这就意味着在支持期间，ROS自身的变动不再会频繁导致上层应用出现问题，这让ROS又一次加快了普及的步伐，2016年的Kinetic版本、2018年的Melodic版本、2020年的Noetic版本，表明ROS一步一步进入稳定迭代周期。ROS机器人应用案例如图1-6所示。

图1-6　ROS机器人应用案例

时至今日，ROS已经广泛用于各种机器人的开发，无论是机械臂、移动机器人、水下机器人，还是人形机器人、复合机器人，统统都可以看到ROS的身影，可以说ROS已经成为机器人领域的普遍标准。ROS发展迅猛，正在推动机器人革命这波浪潮，相信每一个人在其中都大有可为。