ROS史话36篇.05 ROS的起源

在机器人毕业典礼上，PR2的两位项目经理，博格和威罗拜克不但给来宾们介绍了PR2机器人，还隆重介绍了PR2机器人采用的软件系统：ROS。

PR2机器人机器人挥舞的大旗上正是印着“ROS”的标志。ROS也正是本书的主题。



计算机使用的操作系统，英语称为Operating System，缩写为OS。它是一种计算机程序，帮助使用计算机的人操控计算机硬件、管理各种应用软件。

人们听说过的硬件包括：CPU、主板、内存、硬盘、显示器、打印机、U盘等；人们常用的应用软件有：文字处理软件，比如微软开发的Word，幻灯片制作软件，比如微软开发的PowerPoint，看电影的软件，比如微软的视频播放器，浏览网页的软件，比如谷歌的Chrome、聊天软件，比如腾讯的QQ和微信等等。

一开始，计算机比较简单，并没有操作系统，人们通过各种操作按钮就可以控制计算机，但是这种操作方式效率比较低。后来人们通过有孔的纸带将程序输入计算机进行编译，再通过程序员自己编写的程序运行，这种方式效率还是很低。为了更有效的管理计算机硬件，并提高计算机程序的开发效率，就出现了操作系统。

与计算机操作系统类似，机器人操作系统的出现也遵循这样一个规律：为了提高机器人设计和开发的效率。机器人操作系统英语称为Robot Operating System，缩写为ROS。

ROS最早的原型是在美国斯坦福大学1的人工智能实验室开发的，后来硅谷这家叫“柳树车库”的机器人公司与斯坦福大学合作，将ROS应用到公司开展的一个个人机器人PR2项目中2。

ROS的系统架构是由摩根·奎格利（Morgan Quigley）设计的，他当时还是美国斯坦福大学博士生，他的博士导师是中国知名度非常高的吴恩达（Andrew Ng）。人们一般很难想象，老气横秋的大胡子Morgan Quigley是看着青春无限Andrew Ng的学生。

吴恩达因为是华人，所以特别受中国人的追捧，中国的互联网公司“百度”还聘请他做了首席科学家。吴恩达的经历非常丰富，最早成名于斯坦福大学AI实验室，在斯坦福大学开设了一门慕课（MOOC，网上开放课程）“机器学习”，听课的学生有十万多人，后来他跟他的好朋友创办了在线教育平台Coursera。现在Coursera已经发展成世界最大的慕课平台。

吴恩达还在谷歌领导过“谷歌大脑”项目，后担任百度公司首席科学家，领导百度的“人工智能研究院”。吴恩达已于2017年3月从百度离职。



在与Willow Garage合作之前，奎格利就已经开始在美国斯坦福大学人工智能实验室内部的STAIR3机器人项目中负责软件架构设计和项目开发了。

当时这个STAIR项目希望完成一个服务机器人原型，在视觉的辅助下，可以在复杂环境中运动，还可以通过机械臂操控环境中的物体。STAIR机器人配备了一个运动底盘，一个小型机械臂，立体摄像头、激光雷达。

STAIR项目由几个小组分别负责不同的模块，分头推进。奎格利负责导航组，同时负责软硬件模块的系统集成。奎格发现将机械臂操控、导航、视觉等各种功能集成在一个机器人上非常不容易，因此那时他就考虑并采用了“分布式”的方式，来连接不同的模块。这一概念被成功应用到后来的ROS中。



2007年，摩根·奎格利和吴恩达将STAIR的成果发表在IEEE 国际机器人与自动化会议上，文章的题目是《STAIR:Hardware and Software Architecture》，软件系统的名称是Switchyard[4]。这个Switchyard就是ROS前身。

后来，吴恩达与柳树车库机器人公司合作共同开发ROS，摩根·奎格利将前期在STAIR项目积累的经验发挥的淋漓尽致，成为ROS开发框架的核心人物。

2009年摩根·奎格利、吴恩达和柳树车库机器人公司的工程师们，在当年的IEEE国际机器人与自动化会议上发表了《ROS: An Open-Source Robot Operating System》，正式向外界介绍ROS。

正如文章中说强调的：

ROS is not an operating system in the traditional sense of process management and scheduling; rather, it provides a structured communications layer above the host operating systems of a heterogenous compute cluster.

（译文：ROS不是传统意义上的操作系统，不是用于进程管理和调度，而是构建在其它操作系统之上的一种结构化的通讯层。）

从2008年开始，柳树车库机器人开始主导ROS的开发，奎格利因为还没有毕业，但以学生兼职的形式指导着ROS的进展。

2010年，随着PR2正式对外发布，柳树车库机器人也正式推出ROS正式开发版，这就是ROS 1.0。

ROS秉承“开源”的原则，与全球开发者一起推动机器人事业。