在機器人操作系統（ROS）的世界中，ROS版本的迭代與演進是其生命力的體現。理解不同的ROS版本及其特性，對於任何從事機器人開發、部署或研究的人來說都至關重要。本文將深入探討ROS的各個主要版本，包括ROS 1和ROS 2的演變，它們的命名規則、生命周期、以及如何根據您的項目需求選擇最合適的ROS版本。
ROS 1 版本：經典與演進
ROS 1，作為機器人開發領域內的奠基石，經歷了十多年的發展，發布了眾多版本。每個ROS版本都與特定的Ubuntu長期支持（LTS）版本緊密關聯，這確保了系統的穩定性和兼容性。
ROS 1 的主要里程碑版本
ROS 1 的版本命名通常採用卡通角色或動物名稱，按字母順序遞進，例如：
- Electric Emys (2011): 早期廣泛使用的版本，標誌著ROS生態系統的初步成熟。
- Fuerte Turtle (2012): 進一步提升穩定性和功能。
- Groovy Galapagos (2013)
- Hydro Medusa (2013)
- Indigo Igloo (2014): 隨著Ubuntu 14.04 LTS的發布而普及，擁有龐大的用戶群體。
- Jade Turtle (2015)
- Kinetic Kame (2016): 針對Ubuntu 16.04 LTS，是最受歡迎和使用時間最長的ROS 1 LTS版本之一。許多現有機器人系統仍基於此版本運行。
- Lunar Loggerhead (2017)
- Melodic Morenia (2018): 與Ubuntu 18.04 LTS對應，繼承了Kinetic的穩定性和廣泛應用。
- Noetic Ninjemys (2020): 這是ROS 1 的最後一個LTS版本，與Ubuntu 20.04 LTS配套。Noetic的發布旨在為ROS 1 用戶提供一個長期穩定的平台，直到ROS 2完全成熟並被廣泛接受。
重要提示：ROS 1 的主要開發工作已於2020年結束，並於2025年完全停止官方支持。這意味著除非有特殊兼容性需求，新項目應優先考慮ROS 2。
ROS 2 版本：面向未來的革新
為了解決ROS 1在實時性、多平台支持、安全性和分散式系統方面的局限性，ROS 2 應運而生。ROS 2 並非簡單地升級了ROS 1，而是一個從底層架構上進行重新設計和實現的全新系統，採用了DDS（Data Distribution Service）作為其核心通信機制，極大地增強了系統的靈活性和健壯性。
ROS 2 版本命名與發布周期
ROS 2 的ROS版本命名也沿用了動物名稱的字母順序，但其發布周期更加規律：每半年發布一個非LTS版本，每兩年發布一個LTS（長期支持）版本。LTS版本會獲得更長的官方維護和支持，通常為三年，而非LTS版本則支持一年。
ROS 2 的主要里程碑LTS版本
- Ardent Apalone (2017): 第一個官方發布的ROS 2版本，主要用於概念驗證。
- Bouncy Bolson (2018)
- Crystal Clemmys (2018)
- Dashing Diademata (2019): 第一個與多個操作系統（Ubuntu, Windows, macOS）兼容的ROS 2版本。
- Eloquent Elusor (2019)
- Foxy Fitzroy (2020): 第一個ROS 2 LTS版本，與Ubuntu 20.04 LTS對應。Foxy的發布標誌著ROS 2 走向成熟和可用性，許多早期ROS 2項目都基於Foxy。
- Galactic Geochelone (2021)
- Humble Hawksbill (2022): 這是當前最推薦和最廣泛使用的ROS 2 LTS版本，與Ubuntu 22.04 LTS緊密結合。Humble在穩定性、性能和功能上都取得了顯著進步，擁有活躍的社區支持和豐富的軟體包。
- Iron Irwini (2023): 最新發布的非LTS版本，它帶來了一些最新的功能和改進，但生命周期較短，主要面向希望體驗最新特性的開發者或短期項目。
- Jazzy Jalisco (2025): 即將發布的下一個ROS 2 LTS版本，將與Ubuntu 24.04 LTS對應，預計將進一步提升ROS 2的性能和穩定性。
如何選擇合適的ROS版本？
面對如此多的ROS版本，選擇一個合適的版本是項目成功的關鍵一步。以下是一些需要考慮的因素：
1. 項目需求與目標
- 穩定性與長期支持：如果您的項目是商業部署、長期運行或需要極高穩定性，強烈推薦選擇最新的LTS版本的ROS 2（目前是Humble Hawksbill）。LTS版本提供了更長的官方支持周期和更穩定的API。
- 最新特性與前沿研究：如果您的項目旨在探索ROS的最新功能、進行前沿研究或原型開發，可以考慮最新的非LTS版本（如Iron Irwini），以獲取最新的改進和軟體包。但需注意，非LTS版本生命周期較短，可能需要後續遷移。
- 硬體兼容性：某些特定的機器人硬體驅動或感測器庫可能只支持特定的ROS版本。在選擇時務必核實硬體製造商的推薦。
2. 社區支持與軟體包生態
一個活躍的社區和豐富的軟體包是ROS成功的基石。Humble Hawksbill目前擁有最活躍的社區和最豐富的ROS 2軟體包，這意味著您更容易找到解決方案、獲取幫助，並利用現有代碼庫。
3. Ubuntu 版本匹配
ROS（無論是ROS 1 還是 ROS 2）與Ubuntu操作系統的版本有著嚴格的對應關係。例如，ROS 1 Noetic僅支持Ubuntu 20.04，ROS 2 Humble僅支持Ubuntu 22.04。選擇ROS版本時，必須確保您的操作系統版本與之兼容，否則安裝和運行都會遇到問題。
4. 團隊經驗與現有系統
如果您的團隊或公司已有大量基於特定ROS版本（如ROS 1 Kinetic/Melodic）的經驗或現有代碼庫，那麼在短期內繼續使用或逐步遷移可能是更實際的選擇。但長期來看，向ROS 2遷移是必然趨勢。
如何查看您當前安裝的ROS版本？
在終端中，您可以通過簡單的命令來快速查看當前系統環境變數中設置的ROS版本信息：
echo $ROS_DISTRO此命令將輸出您當前激活的ROS發行版名稱，例如「noetic」、「foxy」、「humble」或「iron」。如果您沒有安裝ROS或環境變數未設置，它將不會返回任何內容。
ROS 1 與 ROS 2 的核心版本差異
雖然本文聚焦於ROS版本的演進，但理解ROS 1 和 ROS 2 之間的根本性架構差異，對於選擇合適的版本至關重要。這不僅僅是版本號的遞增，而是一次革命性的變革：
1. 通信層
- ROS 1：基於ROS Master的集中式架構，通過TCP/IP進行點對點通信。
- ROS 2：基於DDS（Data Distribution Service）的去中心化架構，實現高效、可靠、實時的發布/訂閱通信，無需中央Master。
2. 實時性與性能
- ROS 1：並非為實時性設計，存在通信延遲和抖動。
- ROS 2：通過DDS的質量服務（QoS）策略和更優化的內存管理，顯著提升了實時性能和確定性。
3. 安全性
- ROS 1：缺乏內置安全機制，通信易受攻擊。
- ROS 2：DDS提供了強大的安全插件，支持加密、認證和訪問控制，使其更適合在公共網路或敏感環境中部署。
4. 多平台支持
- ROS 1：主要支持Linux（特別是Ubuntu）。
- ROS 2：原生支持Linux、Windows、macOS等多種操作系統，極大擴展了ROS的應用範圍。
綜上所述，了解各個ROS版本的特點、生命周期及其與Ubuntu的對應關係，是高效進行機器人開發的基礎。隨著ROS 2的不斷成熟和生態系統的完善，選擇一個最新的ROS 2 LTS版本（如Humble Hawksbill），將為您的機器人項目提供最穩定、最強大和最具前瞻性的平台。
常見問題 (FAQ)
為何 ROS 2 比 ROS 1 更受歡迎？
ROS 2 之所以更受歡迎，主要因為它解決了ROS 1在實時性、安全性、多平台支持和分散式系統擴展性方面的核心限制。它採用了更現代的底層架構（DDS），使其更適合工業、研究和商業應用中複雜且嚴苛的機器人系統。
如何從 ROS 1 遷移到 ROS 2？
從ROS 1 遷移到 ROS 2 並非簡單的升級，而通常需要對代碼進行重構。這涉及到改變通信API（如節點、話題、服務、參數的聲明和使用方式）、構建系統（Catkin到Colcon）、以及對DDS概念的理解。ROS官方提供了詳細的遷移指南和工具，但通常這是一個需要投入時間和精力的過程。
如何知道我的ROS版本應該與哪個Ubuntu版本匹配？
每個ROS版本都有其官方推薦或強制要求的Ubuntu版本。您可以通過查閱ROS官方維基百科或ROS官網的發行版頁面來獲取最新的兼容性信息。例如，ROS 1 Noetic要求Ubuntu 20.04，而ROS 2 Humble Hawksbill則要求Ubuntu 22.04。
為何 ROS 版本有「LTS」和「非LTS」之分？
「LTS」（Long Term Support，長期支持）版本的ROS提供更長的官方維護和安全更新周期（通常為3年），適合需要高度穩定性、長期部署的生產環境項目。非LTS版本則發布頻率更高，包含了最新的功能和改進，但生命周期較短（通常為1年），適合希望體驗新特性、進行短期開發或研究的項目。
如何獲取最新ROS版本信息和發布計劃？
獲取最新ROS版本信息和發布計劃的最佳方式是訪問ROS官方網站（www.ros.org）和ROS Wiki（wiki.ros.org）。這些平台會定期更新各個版本的發布日程、生命周期、特性概述以及與Ubuntu版本的兼容性信息。
