好多人一提到机器人操作系统(ROS),就下意识觉得只能和Ubuntu搭伙。ROS和Ubuntu就像焦不离孟、孟不离焦似的。但ROS真就只能在Ubuntu上玩吗?当然不是啦。今天就来讲讲ROS在其他系统上的那些事。
ROS是啥?它是个开源的机器人软件框架,就像是给机器人开发者打造的一套标准工具包。它的目的很简单,让机器人软件开发更高效、模块化、方便复用。开发者能把精力都放在算法和功能上,不用操心底层硬件和通信机制这些麻烦事。ROS从2007年就开始有了,是斯坦福大学人工智能实验室和Willow Garage公司一起搞出来的。2010年发布了第一个稳定版本之后,就迅速在机器人领域站稳了脚跟。现在ROS的社区可大了,全球有超10万开发者在里面捣鼓,贡献了好几千个开源包呢。
Ubuntu为什么是ROS的首选呢?这是有原因的。首先Ubuntu开源免费,这和ROS的理念一拍即合。其次,Ubuntu有庞大的开发者社区,能给ROS提供强大的技术支持。还有就是Ubuntu的长期支持版本很稳定,给ROS提供了很好的运行环境。就拿Ubuntu 20.04 LTS来说吧,它是ROS Noetic Ninjemys的官方支持版本,安装简单,社区资源又多,初学者和企业都爱用。
不过ROS可不止在Ubuntu上能用。Fedora上也能用,尤其是Fedora 32和33版本,不过Fedora更新太快,偶尔会有兼容性问题。Mac OS X也能跑ROS,通过Homebrew就能安装,但是像Gazebo仿真这样的部分功能可能就跑不太顺。还有Windows呢,随着ROS 2的推出,在Windows上的支持也越来越好了,微软还专门搞了个ROS for Windows工具链,Windows 10及以上版本都能用。2023年有全球机器人操作系统市场研究报告说,Ubuntu在ROS开发环境里占了75%的份额,Fedora、Mac OS X和Windows分别占10%、8%和7%。
ROS能在多个系统上跑这事可太重要了。这不仅让ROS能用的地方更多了,还能让机器人技术更普及。比如说工业机器人,在Windows环境下运行的ROS 2就能直接和现有的工业控制系统无缝对接。教育领域呢,Mac OS X上的ROS就给高校和研究机构提供了更多选择。嵌入式系统里,Fedora上的ROS对资源受限的嵌入式设备支持更好。
但是实现跨平台兼容可不是那么容易的事的。不同操作系统的依赖库可能不一样,API也可能不一样,这就是个大麻烦。还有硬件驱动,有些硬件设备就只支持特定的操作系统。而且要在不同平台上都有一样的性能表现,得花好多精力去优化。那ROS社区怎么解决的呢?他们搞了个抽象层,用中间件(像DDS)把底层操作系统的差异给屏蔽掉。还能用Gazebo这样的仿真环境在环境里测试代码。再有就是用Docker这样的容器化技术来实现跨平台部署。
在Ubuntu上安装ROS(就拿Ubuntu 20.04 LTS安装ROS Noetic来说)是这样的:先设置软件源,在终端输入“sudo sh -c ‘echo “deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main” > /etc/apt/sources.list.d/ros -latest.list’”;然后添加密钥,输入“sudo apt – key adv –keyserver ‘hkp://keyserver.ubuntu.com:80’ –recv – key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654”;最后安装ROS,输入“sudo apt update”和“sudo apt install ros – noetic – desktop – full”。
在Fedora 33上安装ROS呢,首先要启用ROS仓库,在终端输入“sudo dnf copr enable @ros/ros”;接着安装ROS,输入“sudo dnf install ros – noetic – desktop”;最后配置环境,在终端输入“echo “source /opt/ros/noetic/setup.bash” >> ~/.bashrc”和“source ~/.bashrc”。不过要注意,Fedora上的ROS缺一些依赖库,得手动安装。
ROS 2出来之后,跨平台兼容性变得更好了。ROS 2用DDS作为通信中间件,能支持更多的操作系统和硬件平台。而且ROS 2还加入了实时性和安全性功能,工业应用就更合适了。跨平台兼容性不光能让ROS更普及,还能让机器人技术创新加速。就像边缘计算,ROS能在资源受限的边缘设备上跑,智能机器人就能发展得更好。云机器人这块,通过跨平台支持,ROS能更好地和云计算平台集成,实现分布式机器人系统。
所以说,ROS的跨平台兼容性是它成功的关键之一。虽然Ubuntu还是ROS的主要阵地,但Fedora、Mac OS X和Windows也能让开发者有更多选择。以后随着ROS 2越来越普及,技术越来越进步,ROS的跨平台能力肯定会更强,机器人技术也会发展到新高度。ROS的未来,可不只是Ubuntu的天下,是所有喜欢机器人技术的开发者的。
附录
- 官方文档[ROS官方文档]//具体官方链接://www.ros.org/documentation/)
- 社区论坛[ROS Answers]//具体官方链接://answers.ros.org/)
- 相关技术博客[ROS 2入门指南]//具体官方链接://index.ros.org/doc/ros2/)