前言

在過去還沒有 ROS 的年代，我們要去設計一款機器人是非常困難的，而這邊的機器人是一個統稱，並非只單針對人型、輪型、服務型等機器人。假設我們想要去設計一款機器人，我們需要完成以下這些項目，才能製造出我們要的機器人，那有哪些呢?

• 機械結構
• 電子電路
• 通訊協定
• 驅動程式
• 組裝測試
• 控制程式

可以看到這個工作量是十分巨大的，如果你是一位機器人工程師，你可能變成這樣

圖片來源(壹讀)

當你遇到在運作時突然發現某一個部分罷工了，你可能會直接發瘋，然而我們在設計的機器人其實跟古老時期的電腦一樣，沒有作業系統可以來協助我們，所以需要直接來控制硬體來進行除錯、寫程式等等作業，當出現作業系統後，我們只需要根據作業系統來提供驅動就好，ROS 便是沿著這條老路再進行的。

我們希望所有的硬體開發商，像是雷達、底盤、攝影機等等的硬體設備，都可以透過一個平台來讓我們直接調用就可以使用，不用每次都自己造輪子來讓我們的程式碼跑起來，逢甲某資訊系教授名言:自己造輪子是浪費時間的事情。所以我們如果有現成的可以幫助你減少寫程式時間的工具，為何不用呢? 而 ROS 的出現便是幫助我們達成這件事情。

歷史

說了這麼多，那到底什麼是 ROS ， 我們先從他的歷史說起，在2000多年時，由 Leland Stanford Junior University 的一個人工智慧實驗室 STAIR（Stanford Artificial Intelligence Robot），開發了一套機器人軟體系統框架，接下來在 2007 年時， ROS 項目正式啟動，由 Willow Garage 與 STAIR 共同合作來開發 ROS ，而 Willow Garage 這個組織以開發出 PR2 和 TutleBot 2 等 機器人而聞名，在 2010 年時發布了 ROS 1.0，由此開始便陸續新增了許多的版本，再發展的過程也有無數的研發人員將他們的研究貢獻到 ROS 項目中，這也是 ROS 到現在仍然是維持著 BSD 協議的原因，在 2013年後 ROS 改由開源基金會 Open Source Robotics Foundation(OSRF)繼續維護

下面這張圖就是從以前到現在的所有版本，你可以發現他每一代的都是以烏龜來進行繪製，而每一個版本都有一個官方推薦的作業系統版本，所以你可以根據你的作業系統來進行安裝。這邊要注意的是 ROS 是有分成短期支援跟長期支援板，這邊建議都使用長期支援板，會比較保險。在 2018 年時，ROS 正式進入 2.0 的時代。

介紹

講道這邊我們開始來說 ROS 是什麼，大家不要以為他名稱中有作業系統這幾個字，就認為他是一個作業系統，但其實並不是這樣的，其實呢他只是最為我們程式碼跟系統的中間溝通層，只不過它提供了一些類似作業系統的功能，我們才將他稱作作業系統，那他提供了哪一些功能呢?

• 硬體抽象
• 底層設備控制
• 常用涵式的調用
• 程序(進程)間的消息傳遞
• 與套件管理

而在 ROS 官方所提到的 ROS 是由以下四點組合而成

框架

我們有時候只 ROS ，有時後指的只有通訊框架這一個部分，而框架指的是說，有人去訂定了一個既有的規範，我們只需要跟著規則走就好，而 ROS 定訂了一個分布式的架構，可以同時執行多個程序，而每一個程序又可以單獨的去設計，然後放在一起去把他們給組合起來。

而在 ROS 中我們不會以程序來進行命名，而是以 Node 節點來進行使用。

以上面這張圖為例，robot 是一個 node ， laser 是一個 node ， map 也是一個 node，以此類推，而 ROS 便是提供了一個框架(可以讓他們互相溝通的橋樑)來管理這些 Node。

那為甚麼要這樣做呢? 假設我今天要去更換我的 laser ， 我只需要把 laser 這個 node 替換掉就好，不用去動到其他的部分，該給的 api 就是那些，甚至不用去改通訊協定，我發送跟舊版的 laser 相同 type 的訊息過去就好，這點在開發上是非常好用的。

套件(工具)

在工具的部分 ROS 有許多種開源工具，可以用來做一些模擬、數據可視化、圖形介面、數據紀錄等等

• Gazeboo
  

• RVIZ
  

功能

ROS 也提供了許多的功能，像是 控制、規劃、視覺、建圖等等，假設我們現在想要開發一台會做人臉辨識，然後看到人會跟著你走的行李箱，我們只需寫一下人臉辨識的部分，行走、路徑規劃等等的 ROS 都有基本的涵式庫可以直接調用，這可以加速我們寫程式的速度，而且只需撰寫我們擅長的部份就好。

社區

那我們去哪邊找這些套件呢? 一個方法是去官網的 wiki ，上面有各式各樣的內容和教程，第二個是 GITHUB，上面都有教學、文檔來供我們查看。

總結

介紹的部分先到這邊告一段落，最後給大家看一下 ROS 10 周年所拍的紀念影片，明天開始來進行 ROS 安裝!!

#Arm Arm Platforms