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Robot Operating System

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Robot Operating System

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Basisdaten

Hauptentwickler Open Source Robotics Foundation
Entwickler Willow Garage, Stanford Artificial Intelligence Laboratory
Erscheinungsjahr 2007
Aktuelle Version Noetic Ninjemys (ROS 1)
Jazzy Jalisco (ROS 2)
(23. Mai 2024)
Betriebssystem Linux,
Mac OS (experimentell),
Windows (rudimentär)
Programmier­sprache C++, Python
Kategorie Roboter-Software-Framework
Lizenz BSD-Lizenz
http://ros.org/

Robot Operating System (ROS) ist ein Framework für persönliche Roboter und Industrieroboter. Die Entwicklung begann 2007 am Stanford Artificial Intelligence Laboratory im Rahmen des Stanford-AI-Robot-Projektes (STAIR) und wurde ab 2009 hauptsächlich am Robotikinstitut Willow Garage weiterentwickelt.[1] Seit April 2012 wird ROS von der neu gegründeten, gemeinnützigen Organisation Open Source Robotics Foundation (OSRF) unterstützt[2] und seit Beendigung der operativen Tätigkeit von Willow Garage 2013[3] von dieser koordiniert, gepflegt und weiterentwickelt. Seit 2013 beschäftigt sich das ROS Industrial Consortium mit der Förderung und Unterstützung von ROS für Anwendungen in der Industrierobotik. In Europa koordiniert das Fraunhofer IPA die Aktivitäten des ROS Industrial Consortium Europe.[4]

Software

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Die Bibliotheken von ROS setzen auf Betriebssysteme wie Linux, macOS oder Windows auf.

Die Hauptbestandteile und -aufgaben von ROS sind

Das System ist aufgeteilt in das eigentliche Betriebssystem ros und ros-pkg, eine Auswahl an Zusatzpaketen, die das Basissystem um (meist einzelne) Fähigkeiten erweitern. Dabei wird eine Serviceorientierte Architektur eingesetzt, um die Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten zu ermöglichen.

ROS wird unter der BSD-Lizenz veröffentlicht und ist somit der Open-Source-Szene zuzuordnen.

Bis April 2012 wurden für ROS 3699 Pakete veröffentlicht, um einzelne Funktionalitäten abzubilden.

ROS 1.x ist nicht echtzeitfähig, kann jedoch mit echtzeitfähigen Komponenten zusammenarbeiten.[5] Ein Ziel von ROS ab der Version 2.0 ist u. a., echtzeitfähig zu sein.[6]

Seit Beginn der Entwicklung von ROS 2.0 wird zwischen ROS 1 und ROS 2 unterschieden. Die beiden Hauptversionen sind nicht miteinander kompatibel, jedoch interoperabel und können parallel ausgeführt werden. Die Motivation hinter der Entwicklung von ROS 2 ist, zu bewahren, was gut an ROS 1 ist und die Bereiche zu verbessern, die Nachteile mit sich bringen. Dazu zählen z. B. die Echtzeitfähigkeit, die Zertifizierbarkeit für (Sicherheits-)kritische Anwendungen in Endprodukten und die Ausführbarkeit auf kleinen Prozessoren, wie etwa Mikrocontrollern. Als wesentlicher Unterschied von ROS 2 im Vergleich zu ROS 1 ist der Ersatz der zuvor eigens entwickelten Middleware durch den Standard Data Distribution Service zu nennen.[7]

Entwicklungsgeschichte

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ROS 1

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Version Veröffentlichung Weblink Anmerkungen
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: (Bekannt seit) 2007 n/a Projektstart bzw. Erstveröffentlichung
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Box Turtle
(Dosenschildkröte) 		2. März 2010 wiki.ros.org/boxturtle
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: C Turtle
(Meeresschildkröte/Sea turtle) 		2. August 2010 wiki.ros.org/cturtle
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Diamondback
(Diamantschildkröte) 		2. März 2011 wiki.ros.org/diamondback
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Electric Emys
(elektrische Emys) 		30. August 2011 wiki.ros.org/electric
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Fuerte Turtle
(„starke Schildkröte“) 		23. April 2012 wiki.ros.org/fuerte
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Groovy Galapagos
(pfundige Galapagos-Riesenschildkröte) 		31. Dezember 2012 wiki.ros.org/groovy Die zur Organisation von Paketen verwendeten
Stacks werden von Metapaketen abgelöst.
Das ROS-eigene Build-System Catkin, welches intern das
Meta-Build-System CMake verwendet, löst das frühere Rosbuild ab.
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Hydro Medusa 4. September 2013 wiki.ros.org/hydro
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Indigo Igloo 22. Juli 2014 wiki.ros.org/indigo
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Jade Turtle 23. Mai 2015 wiki.ros.org/jade
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Kinetic Kame
Kame japanisch für Schildkröte 		23. Mai 2016 wiki.ros.org/kinetic
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Lunar Loggerhead
(lunare Moschus- oder Karettschildkröte) 		Mai 2017 wiki.ros.org/lunar
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Melodic Morenia
(melodische Pfauenaugen-Sumpfschildkröte) 		Mai 2018 wiki.ros.org/melodic
Ältere Version; noch unterstützt: Noetic Ninjemys
(Noetische Ninjemys oweni) 		23. Mai 2020 wiki.ros.org/noetic Letzte veröffentlichte Version die den Übergang zu ROS2 vereinfachen soll, da dort nur noch Python3 unterstützt wird, welches inkompatibel zu Python2 ist.
Diese Version hat Long Term Support (LTS) bis Mai 2025.[8]
Legende:
Ältere Version; nicht mehr unterstützt
Ältere Version; noch unterstützt
Aktuelle Version
Aktuelle Vorabversion
Zukünftige Version

ROS 2

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Version Veröffentlichung Weblink Anmerkungen
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Ardent Apalone
(begeisterte Amerikanische Weichschildkröte) 		8. Dezember 2017 [9]
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Bouncy Bolson
(zappelige Gelbrand-Gopherschildkröte) 		2. Juli 2018 [10]
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Crystal Clemmys
(kristallklare Tropfenschildkröte) 		14. Dezember 2018 [11]
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Dashing Diademata
(elegante Diadem-Erdschildkröte) 		31. Mai 2019 [12]
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Eloquent Elusor
(ausdrucksstarke Mary-River-Schildkröte) 		22. Nov 2019 [13]
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Foxy Fitzroy
(listige Fitzroy-Schildkröte) 		5. Juni 2020 [14]
Ältere Version; nicht mehr unterstützt: Galactic Geochelone
(galaktische Geochelone) 		23. Mai 2021 [15]
Ältere Version; noch unterstützt: Humble Hawksbill
(bescheidene Echte Karettschildkröte) 		23. Mai 2022 [16] Diese Version hat Long Term Support (LTS) bis Mai 2027.[17]
Ältere Version; noch unterstützt: Iron Irwini
(eiserne Irwins Schildkröte) 		23. Mai 2023 [18][19] Wird unterstützt bis November 2024.
Aktuelle Version: Jazzy Jalisco
(fesche Jalisco-Klappschildkröte) 		23. Mai 2024 [20]
Zukünftige Version: Kilted Kaiju
(Kilt-tragender Kaijū) 		Mai 2025 [21]
Legende:
Ältere Version; nicht mehr unterstützt
Ältere Version; noch unterstützt
Aktuelle Version
Aktuelle Vorabversion
Zukünftige Version

Alternativen zu ROS

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Im Bereich der Robotik gibt es neben ROS verschiedene weitere Frameworks und Middleware-Lösungen, die je nach Anwendungsfall eingesetzt werden. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über einige verbreitete Alternativen:[22][23]

Name Schwerpunkte / Besonderheiten Programmiersprache Lizenz Quelle
ROS Standard-Framework, große Community, modulare Architektur C++, Python BSD ros.org
OROCOS Echtzeitsteuerung, Industrie C++ LGPL orocos.org
OpenRAVE Bewegungsplanung, Simulation C++, Python Apache 2.0 openrave.org
YARP Modulares Kommunikationsframework C++ LGPL yarp.it
MOOS Maritime Robotik, Kommunikation C++ GPL oceanai.mit.edu/moosivp
LCM Leichtgewichtiges Kommunikationssystem C, C++, Java LGPL lcm-proj.github.io
Zenoh Effiziente Middleware für Datenverteilung Rust EPL-2.0 zenoh.io
PyRobot Einfache Python-API für verschiedene Roboter Python MIT pyrobot.org
dora-rs Experimentelles, schnelles Framework in Rust Rust Apache 2.0 github.com/dora-rs/dora

Die Popularität der einzelnen Frameworks variiert stark. ROS ist mit Abstand das am weitesten verbreitete Robotik-Framework, was sich unter anderem an der Anzahl der Diskussionsbeiträge auf Entwicklerplattformen wie Stack Overflow und Robotics Stack Exchange zeigt.[24]

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Einzelnachweise

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  1. ↑ willowgarage.com (Memento des Originals vom 10. Oktober 2017 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.willowgarage.com
  2. ↑ willowgarage.com (Memento des Originals vom 6. November 2017 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.willowgarage.com
  3. ↑ willowgarage.com (Memento des Originals vom 8. Oktober 2017 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.willowgarage.com
  4. ↑ rosindustrial.org
  5. ↑ de/ROS/Introduction – ROS Wiki. Open Source Robotics Foundation, abgerufen am 24. April 2017.
  6. ↑ design.ros2.org
  7. ↑ design.ros2.org
  8. ↑ wiki.ros.org
  9. ↑ index.ros.org
  10. ↑ index.ros.org
  11. ↑ index.ros.org
  12. ↑ index.ros.org
  13. ↑ ROS 2 Eloquent Elusor (codename ‘eloquent’; November 22nd, 2019). Abgerufen am 9. Dezember 2019.
  14. ↑ ROS 2 Foxy Fitzroy (codename ‘foxy’; May 23rd, 2020). Abgerufen am 7. August 2020.
  15. ↑ ROS 2 Galactic Geochelone (codename ‘galactic’; May 23rd, 2021). Abgerufen am 17. Juni 2021.
  16. ↑ ROS 2 Humble Hawksbill Released! Abgerufen am 6. Juni 2022.
  17. ↑ Distributions — ROS 2 Documentation: Foxy documentation. Abgerufen am 26. April 2023.
  18. ↑ Distributions — ROS 2 Documentation: Iron documentation. In: docs.ros.org. Abgerufen am 7. Juni 2022 (englisch).
  19. ↑ https://docs.ros.org/en/iron/Releases/Release-Iron-Irwini.html
  20. ↑ https://docs.ros.org/en/iron/Releases/Release-Jazzy-Jalisco.html
  21. ↑ https://docs.ros.org/en/iron/Releases/Release-Jazzy-Jalisco.html
  22. ↑ Alternatives to ROS. In: kshitijtiwari.com. Abgerufen am 15. Mai 2025 (englisch).
  23. ↑ ROS/Introduction - ROS Wiki. Abgerufen am 15. Mai 2025 (englisch).
  24. ↑ ros2-Tagsuche. In: Robotics Stack Exchange. Abgerufen am 15. Mai 2025 (englisch).
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