一.什麼是機器人作業系統ROS

1.ROS（Robot Operating System）是一個作業系統

ROS是對機器人的硬體進行了封裝，不同的機器人、不同的感測器，在ROS裡可以用相同的方式表示（topic等），供上層應用程式（運動規劃等）呼叫。

計算機OS與機器人OS對比示意圖，圖片引用自Nao

2.ROS是一種跨平臺模組化軟體通訊機制

ROS用節點（Node）的概念表示一個應用程式，不同node之間透過事先定義好格式的訊息（Topic），服務（Service），動作（Action）來實現連線。

因為ROS本身是基於訊息機制的，開發者可以根據功能把軟體拆分成為各個模組，每個模組只是負責讀取和分發訊息，模組間透過訊息關聯。

3.ROS是一系列開源工具

很多知名的機器人開源庫，比如基於quaternion的座標轉換、3D點雲處理驅動、定位演算法SLAM等都是開源貢獻者基於ROS開發的。

二.機器人作業系統ROS特性

1.系統安全可靠

ROS重要節點需要熱備份，以便當機時可以隨時切換。主節點當機後，備份節點被切換為主節點，並且用備份的主節點完成資訊初始化。

基於ZooKeeper的監控和報警

節點當機的時候，需要透過重啟的機制恢復節點，這個重啟可以是無狀態的，但有些時候也必須是有狀態的，因此狀態的備份格外重要。節點的當機檢測也是非常重要的，如果察覺到節點當機，必須很快地使用備份的資料重啟。

2.系統通訊效能提升

由於無人駕駛系統模組很多，模組間的資訊互動很頻繁，提升系統通訊效能會對整個系統效能提升的作用很大。

3.系統資源管理與安全性

如何解決資源分配與安全問題是無人駕駛技術的一個大課題。

三.ROS在自動駕駛上的應用

想要製造無人駕駛汽車，有很多關鍵問題需要解決。

怎麼在車內搭建可靠的網路，如何管理記憶體、儲存資料和日誌記錄，如何使感測器和計算機能夠同時相互通訊，以及如何確保它們都很穩定且安全。

機器人作業系統ROS為許多問題提供了開源解決方案。

要保證一個複雜的系統穩定、高效地執行，每個模組都能發揮出最大的潛能，需要一個成熟有效的管理機制。

在無人駕駛場景中，ROS提供了這樣一個管理機制，使得系統中的每個軟硬體模組都能有效地進行互動。原生的ROS提供了許多必要的功能，但是這些功能並不能滿足無人駕駛的所有需求，因此我們在ROS之上進一步地提高了系統的效能與可靠性，完成了有效的資源管理及隔離。

我們相信隨著無人駕駛技術的發展，更多的系統需求會被提出，比如車車互聯、車與城市交通系統互聯、雲車互聯、異構計算硬體加速等，我們也將會持續最佳化這個系統，力求讓它變成無人駕駛的標準系統。

本文轉載於公眾號：BFT機器人

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