第一章 ROS与ROS2介绍¶
机器人操作系统分为两个版本，第一代版本即ROS1通常称为ROS，而新一代的机器人操作系统称为ROS2，本文章是个人的学习笔记，用的是ROS2-Humble版本，结合各大知名教程总结学习而成，并加入个人的学习经验和对ROS2的一些看法。
参考资料来源：赵虚左老师的B站视频 微信ROS2文档 鱼香ROS社区
ROS是机器人操作系统(Robot Operating System)的英文缩写，是用于构建机器人应用程序的软件开发工具包。自ROS诞生以来，由于其集开源、免费、易用、低耦合、生态丰富......诸多优点于一身，迅速成为机器人行业内最受欢迎的开发框架之一，在学术、民用、商业、军事、航空航天等领域有着广泛的应用，并且随着ROS2对ROS1的全面迭代升级，也使得ROS日趋于完善，可预见的，未来很长一段时间，ROS仍将是机器人开发的中坚力量，而对于ROS自身而言，ROS1会慢慢退出，ROS2则冉冉升起。
1.1 ROS简介¶
ROS的出现场景
机器人是一种高度复杂的系统性实现，机器人设计包含了机械结构设计、机械加工、硬件设计、嵌入式软件设计、上层软件设计等诸多模块，是各种硬件与软件的有机结合，甚至可以说机器人系统是当今工业体系的集大成者。机器人体系是相当庞大的，其复杂度之高，以至于没有任何个人、组织甚至公司能够独立完成系统性的机器人研发生产任务。
那么问题随之而来：既然机器人实现如此困难，那么我们应该如何开展相关工作呢？
一种合适的策略是——合作。让机器人研发者专注于自己擅长的领域，其他模块则直接复用相关领域更专业研发团队的实现，当然自身的研究也可以被他人继续复用。这种基于“复用”的分工协作，遵循了 不重复发明轮子 的原则，显然是可以大大提高机器人的研发效率的，尤其是随着机器人硬件越来越丰富，软件库越来越庞大，这种复用性和模块化开发需求也愈发强烈。
在此大背景下，便诞生了ROS。ROS是一套机器人通用软件框架，可以提升功能模块的复用性，并且随着ROS2的推出，ROS日臻完善，是机器人软件开发的不二之选。
1.2 ROS发展历程¶
1.2.1 起源¶
2007 年，一家名为 柳树车库(Willow Garage) 的机器人公司发布了ROS，ROS集开源、免费、高复用、低耦合、工具丰富等等诸多优势于一身，一经推出便迅速吸引了大量的开发者、科研人员、硬件供应商的加入，形成了稳定且多样的机器人生态，水到渠成的ROS也成为了机器人领域的主流软件框架并流行至今。
但是自ROS诞生的十几年来，不管是机器人相关软件、硬件还是ROS社区都发生了天翻地覆的变化，加之ROS1存在一些设计上的先天性缺陷，各种内外因素叠加下，导致ROS1在许多应用场景下都已经显得力不从心了。此背景下，官方于2017正式推出了新一代机器人操作系统——ROS2，ROS2基于全新的设计框架，保留了ROS1的优点并改进其缺陷，ROS2的目标是适应新时代的新需求。
1.2.2 发行版本¶
ROS发行版是一组版本化的ROS功能包，它类似于Linux发行版（例如 Ubuntu）。ROS发行版的目的是让开发人员可以在一个相对稳定的代码库上工作，直到新的发行版推出。
以下列表为ROS2各不同发布版本的简单说明。
| 发行版 | 发布日期 | 标识 | 停止维护日期 |
|---|---|---|---|
| Iron Irwini | 2023 年 5 月 23 日 | 待定 | 2024 年 11 月 |
| Humble Hawksbill | 2022 年 5 月 23 日 | 2027 年 5 月 | |
| Galactic Geochelone | 2021 年 5 月 23 日 | 2022 年 11 月 | |
| Foxy Fitzroy | 2020 年 6 月 5 日 | 2023 年 5 月 | |
| Eloquent Elusor | 2019 年 11 月 22 日 | 2020 年 11 月 | |
| Dashing Diademata | 2019 年 5 月 31 日 | 2021 年 5 月 | |
| Crystal Clemmys | 2018 年 12 月 14 日 | 2019 年 12 月 | |
| Bouncy Bolson | 2018 年 7 月 2 日 | 2019 年 7 月 | |
| Ardent Apalone | 2017 年 12 月 8 日 | 2018 年 12 月 | |
| beta3 | 2017 年 9 月 13 日 | 2017 年 12 月 | |
| beta2 | 2017 年 7 月 5 日 | 2017 年 9 月 | |
| beta1 | 2016 年 12 月 19 日 | 2017 年 7 月 | |
| alpha1 - alpha8 | 2015 年 8 月 31 日 | 2016 年 12 月 |
ROS2版本发布特点：
- 发布版本与Ubuntu版本对应，生命周期也有Ubuntu保持一致，正常情况下偶数年份发布长支持版（5年），奇数年份发布短支持版（2年）；
- 版本名称由形容词+名词的格式组成，这一点与Ubuntu版本名称规则一致；
- 正常情况下，每年的5月23日，世界海龟日发布新版本。
需要另外说明的是：
官方于2020年发布了ROS1的最终版本，并将于2025年终止ROS1的维护。而早在2017年就已经推出了ROS2的第一个正式版本，并且随着ROS2的不断完善，于2022年又推出ROS2的第一个5年长支持版（Foxy版本）。对于ROS而言，这是一个里程碑式的事件，这意味着自此开始，ROS2将全面取代ROS1