ROS為Robot Operating System（機器人操作系統(tǒng)）的簡寫，是一個面向機器人的開源元操作系統(tǒng)（open-source，meta-operating system）。它能夠提供類似傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的諸多功能，如硬件抽象、底層設(shè)備控制、進程間消息傳遞和程序包管理等。此外，它還提供相關(guān)工具和庫，用于獲取、編譯、編輯代碼以及在多個計算機之間運行程序完成分布式計算。ROS的運行架構(gòu)是一種使用ROS通信模塊實現(xiàn)模塊間P2P的松耦合的網(wǎng)絡(luò)連接的處理架構(gòu)，它執(zhí)行若干種類型的通訊，包括基于服務(wù)的同步RPC（遠程過程調(diào)用）通訊、基于Topic的異步數(shù)據(jù)流通訊，還有參數(shù)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)存儲。
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ROS起源于2007年前后斯坦福大學(xué)人工智能實驗室的STAIR（Stanford Artificial Intelligence Robot）項目與Willow Garage公司的個人機器人項目（Personal Robotics project）之間的合作。在2009年初推出了ROS0.4，現(xiàn)在所用系統(tǒng)的框架在這個版本中已初具雛形。經(jīng)過近一年的測試后，于2010年初推出了ROS1.0版,并在當(dāng)年三月份推出了正式發(fā)行版本：ROS Box Turtle，到現(xiàn)在（2016年5月）已經(jīng)發(fā)行了10個版本，最新版本是ROS Kinetic Kame。比較有趣的是，ROS各版本均以龜作為發(fā)行代號，至今已設(shè)計出10種造型奇特的“ROS龜”。
從2008年至2013年，ROS主要由Willow Garage公司管理維護，但這并不意味著ROS是封閉的系統(tǒng)，相反，它是由眾多學(xué)校及科研機構(gòu)聯(lián)合開發(fā)及維護的，這種聯(lián)合開發(fā)模式也為ROS系統(tǒng)生態(tài)的構(gòu)建與壯大帶來有力的促進。
2013年，Willow Garage公司被Suitable Technologies公司收購，此前幾個月，ROS的開發(fā)和維護管理工作被移交給了新成立的開源基金會 Open Source Robotics Foundation。
｜ROS系統(tǒng)有什么特點？
ROS的主要目標(biāo)是為機器人研究和開發(fā)提供代碼復(fù)用的支持。ROS是一個分布式的進程（即“節(jié)點”）框架，這些進程被封裝在易于被分享和發(fā)布的程序包和功能包中。ROS也支持一種類似于代碼儲存庫的聯(lián)合系統(tǒng)，這個系統(tǒng)也可以實現(xiàn)工程的協(xié)作及發(fā)布?？梢允挂粋€工程的開發(fā)和實現(xiàn)從文件系統(tǒng)到用戶接口完全獨立決策（不受ROS限制）。同時，所有的工程都可以被ROS的基礎(chǔ)工具整合在一起。
ROS在某些程度上和其他常見的機器人架構(gòu)有些相似之處，如：Player、Orocos、CARMEN、Orca和Microsoft Robotics Studio。對于簡單的無機械手的移動平臺來說，Player是非常不錯的選擇。ROS則不同，它被設(shè)計為適用于有機械臂和運動傳感器的移動平臺（傾角激光、云臺、機械臂傳感器）。與Player相比，ROS更有利于分布式計算環(huán)境。當(dāng)然，Player 提供了較多的硬件驅(qū)動程序，ROS則在高層架構(gòu)上提供了更多的算法應(yīng)用（如集成OpenCV的視覺算法）。
ROS的主要特點可以歸納為以下幾條：
（1）點對點設(shè)計
ROS通過點對點設(shè)計以及服務(wù)和節(jié)點管理器等機制可以分散由于計算機視覺和語音識別等功能帶來的實時計算壓力，這種設(shè)計能適應(yīng)服務(wù)機器人遇到的調(diào)戰(zhàn)。
（2）不依賴編程語言
ROS支持多種現(xiàn)代高級編程語言，C++、Python和Lisp語言已經(jīng)在ROS中實現(xiàn)編譯，并得到應(yīng)用，Octave和Java的測試庫也已經(jīng)實現(xiàn)。為了支持多語言編程，ROS采用了一種語言中立的接口定義語言（language-neutral interface definition language,IDL )來實現(xiàn)各模塊之間的消息傳送。機器人越來越火，我們來談?wù)勊哪切?ldquo;ROS龜”們
（3）精簡與集成
ROS建立的系統(tǒng)具有模塊化的特點，各模塊中的代碼可以單獨編譯，而且編譯使用的CMake工具使它很容易的就實現(xiàn)精簡的理念。ROS基本將復(fù)雜的代碼封裝在庫里，只是創(chuàng)建了一些小的應(yīng)用程序為ROS顯示庫的功能，這就允許了對簡單的代碼超越原型進行移植和重新使用。作為一種新加入的有優(yōu)勢，單元測試當(dāng)代碼在庫中分散后也變得非常的容易，一個單獨的測試程序可以測試庫中很多的特點。
ROS不修改用戶的主函數(shù)，所以代碼可以被其他的機器人軟件使用。其優(yōu)點是ROS很容易和其他的機器人軟件平臺集成。例如，在計算機視覺方面，ROS已經(jīng)與OpenCV實現(xiàn)集成。在驅(qū)動、導(dǎo)航和模擬器方面，ROS已經(jīng)與Player系統(tǒng)實現(xiàn)集成。在規(guī)劃算法方面，ROS也已與OpenAVE系統(tǒng)實現(xiàn)集成。
（4）便于測試
為機器人開發(fā)軟件比其他軟件開發(fā)更具挑戰(zhàn)性，主要是因為調(diào)試準(zhǔn)備時間長，且調(diào)試過程復(fù)雜。況且，因為硬件維修、經(jīng)費有限等因素，不一定隨時有機器人可供使用。ROS提供兩種策略來解決上述問題。
1.精心設(shè)計的ROS系統(tǒng)框架將底層硬件控制模塊和頂層數(shù)據(jù)處理與決策模塊分離，從而可以使用模擬器替代底層硬件模塊，獨立測試頂層部分，提高測試效率。
2.ROS另外提供了一種簡單的方法可以在調(diào)試過程中記錄傳感器數(shù)據(jù)及其他類型的消息數(shù)據(jù)，并在試驗后按時間戳回放。通過這種方式，每次運行機器人可以獲得更多的測試機會。例如，可以記錄傳感器的數(shù)據(jù)，并通過多次回放測試不同的數(shù)據(jù)處理算法
（5）開源
ROS遵從BSD協(xié)議，這給了使用者很大的自由，使開發(fā)者可以清楚的查看、自由的使用源代碼，如果有需要，可以根據(jù)不同的系統(tǒng)及硬件環(huán)境對源代碼進行修改，或者進行二次開發(fā)。
（6）強大的庫及社區(qū)：
ROS提供了廣泛的庫文件實現(xiàn)以機動性、操作控制、感知為主的機器人功能。同時由于其開源特性，ROS的支持與發(fā)展依托著一個強大的社區(qū)。其官方網(wǎng)站尤其關(guān)注兼容性和支持文檔，提供了一套“一站式”的方案使得用戶得以搜索并學(xué)習(xí)來自全球開發(fā)者數(shù)以千計的ROS程序包。
｜小結(jié)
隨著技術(shù)的發(fā)展及人們需求的提高，機器人集成了越來越多的功能、傳感器，對用戶來說這越來越方便，但對開發(fā)者來說恰恰相反，功能的增加帶來開發(fā)與集成難度迅速上升，機器人操作系統(tǒng)的出現(xiàn)有效緩解了這種問題。
從計算機和智能手機的發(fā)展過程來看，合適與成熟的操作系統(tǒng)是智能機器人行業(yè)大規(guī)模發(fā)展和在人們的生活中普及的必要條件?？梢灶A(yù)見，未來幾年將會出現(xiàn)眾多機器人操作系統(tǒng)，在經(jīng)過充分的發(fā)展競爭后將會有為數(shù)不多的幾個操作系統(tǒng)會發(fā)展壯大并占據(jù)絕大部分市場，就像曾經(jīng)的計算機操作系統(tǒng)和現(xiàn)在的手機操作系統(tǒng)。
【附】：ROS方面的一些參考資料：
1.《開源機器人操作系統(tǒng)——ROS》（張建偉等編）
2.《機器人操作系統(tǒng)(ROS)淺析》（ Jason M. O'Kane著）
3.《Learning ROS for Robotics Programming》（Aaron Martinez等著）
4.《ROS By Example》（Patrick Goebel著）
5. ROS官方wiki
