《知识扫盲》ROS和ROS2对比

文章摘选自:ROS与ROS2对比

1.ROS问题举例

ROS的设计目标是简化机器人的开发,如何简化呢?ROS为此设计了一整套通信机制(话题、服务、参数、动作)。

通过这些通信机制,ROS实现了将机器人的各个组件给的连接起来,在设计这套通信机制的时候就设计了一个叫做Ros Master的东西,所有节点(可以理解为某一个组件,比如:激光雷达)的通信建立必须经过这个主节点。

这种组合结构图如下:

 一旦Ros Master主节点挂掉后,就会造成整个系统通信的异常,此时避障策略将会失效,如果机器人正在运行,碰到障碍物会径直装上去,机毁人亡!

除了不稳定这个问题,ROS还有很多其他地方存在着问题

  • 通信基于TCP实现,实时性差、系统开销大
  • 对Python3支持不友好,需要重新编译
  • 消息机制不兼容
  • 没有加密机制、安全性不高

2.ROS与ROS2框架对比

所以在ROS2中,首当其冲的将ROS的主节点干掉了,这里放一张网上流传最广的ROS/ROS2架构图,接下来就会按照这篇架构图给大家讲解。

2.1 OS层

从原来的只支持linux平台变成了支持windows、mac甚至是嵌入式RTOS平台。

 2.2 MiddleWare中间件层

那么中间层ROS2到底相对于ROS做了哪些优化呢?

  • 去中心化master,ROS和ROS2中间件不同之处在于,ROS2取消了master节点。

    去中心化后,各个节点之间可以通过DDS的节点相互发现,各个节点都是平等的,且可以1对1、1对n、n对n进行互相通信。

  • 不造通信的轮子,通信直接更换为DDS进行实现。

        采用DDS通信,使得ROS2的实时性、可靠性和连续性上都有了增强。

2.3 应用层

对于应用层来说ROS2也做了很大的改进,上面那张图没有体现出来。

ROS2进行改进有

  •  Python2到Python3的支持
  • 编译系统的改进(catkin到ament)
  • C++标准更新到c++11
  • 可以使用相同 API 的进程间和进程内通信 

 3.ROS2新概念举例

  • 可用Python编写的Launch文件
  • 多机器人协同通信支持
  • 支持安全加密通信
  • 同一个进程支持多个节点、
  • 支持Qos服务质量
  • 支持节点生命周期管理
  • 高效的进程间通信

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