ROS 1 vs ROS 2：建立與執行機器人專案的比較

 ROS 1 和 ROS 2 在機器人專案的開發流程上有一些 關鍵性的不同，特別是在 通訊架構、開發流程、Gazebo 整合、運行效率等方面。

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📌 1️⃣ 主要比較：ROS 1 vs. ROS 2

功能 / 面向	ROS 1	ROS 2
開發框架	單一進程架構	分散式架構（支援多機分佈）
通訊機制	基於 TCPROS，需要 ROS Master	使用 DDS（去中心化）
語言支援	C++, Python	C++, Python, Rust
多機通訊	需要手動設定 ROS_MASTER_URI	內建 DDS，無需 Master
Gazebo 整合	使用 gazebo_ros	使用 ros_gz_bridge（更快）
實時性	低	支援 RTOS、硬體加速
Lifecycle	無狀態管理	內建狀態機（Lifecycle Nodes）
安全性	無加密	支援 QoS、加密
行業應用	研究為主	商業與工業級應用（如自動駕駛）

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📌 2️⃣ ROS 1 vs ROS 2：機器人專案開發流程

1️⃣ ROS 1 建立專案

📜 典型 ROS 1 機器人專案

bash
mkdir -p ~/ros1_ws/src
cd ~/ros1_ws
catkin_make
source devel/setup.bash

🔹 建立 ROS 1 套件

bash
cd ~/ros1_ws/src
catkin_create_pkg my_robot std_msgs rospy roscpp
cd ~/ros1_ws
catkin_make
source devel/setup.bash

• ROS 1 使用 catkin_make 來編譯
• 使用 roscore 啟動 ROS Master

bash
roscore

• 運行 ROS 1 範例節點

bash
rosrun my_robot talker.py
rosrun my_robot listener.py

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2️⃣ ROS 2 建立專案

📜 典型 ROS 2 機器人專案

bash
mkdir -p ~/ros2_ws/src
cd ~/ros2_ws
rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y
colcon build
source install/setup.bash

🔹 建立 ROS 2 套件

bash
cd ~/ros2_ws/src
ros2 pkg create --build-type ament_cmake my_robot
cd ~/ros2_ws
colcon build
source install/setup.bash

• ROS 2 使用 colcon 來編譯
• 無需 roscore（因為 ROS 2 無 ROS Master）
• 運行 ROS 2 範例節點

bash
ros2 run my_robot talker
ros2 run my_robot listener

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📌 3️⃣ ROS 1 vs ROS 2：Gazebo 模擬機器人

1️⃣ ROS 1 + Gazebo

• 使用 gazebo_ros 插件：

bash
roslaunch gazebo_ros empty_world.launch

• 使用 roslaunch 啟動 URDF：

bash
roslaunch my_robot_description my_robot.launch

• 運行控制器

bash
rosrun gazebo_ros_control joint_state_controller

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2️⃣ ROS 2 + Gazebo Sim

• 使用 ros_gz_bridge 啟動 Gazebo Sim

bash
ros2 launch gazebo_ros gazebo.launch.py

• 使用 ros2 launch 加載 SDF

bash
ros2 launch my_robot_description my_robot.launch.py

• ROS 2 控制器

bash
ros2 control load_controller --set-state start joint_state_broadcaster

• 使用 ros_gz_bridge 連接 Gazebo

bash
ros2 run ros_gz_bridge parameter_bridge /cmd_vel@gz.msgs.Twist@geometry_msgs/msg/Twist

🔹 Gazebo Sim 在 ROS 2 中使用 ros_gz_bridge，無需 ROS Master，速度更快。

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📌 4️⃣ ROS 1 vs ROS 2：多機通訊

1️⃣ ROS 1 多機通訊

需要手動設定：

bash
export ROS_MASTER_URI=http://192.168.1.100:11311
export ROS_HOSTNAME=192.168.1.101

每台機器都要 指定 ROS Master，否則無法通訊。

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2️⃣ ROS 2 多機通訊

• ROS 2 使用 DDS，無需 ROS Master
• 所有 ROS 2 節點在同一個網段內 自動發現

bash
ros2 topic echo /odom

🔹 ROS 2 自動支援多機，無需手動設定 ROS_MASTER_URI。

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📌 5️⃣ ROS 1 vs ROS 2：機器人控制

1️⃣ ROS 1 控制系統

xml
<transmission>
  <type>transmission_interface/SimpleTransmission</type>
  <joint name="joint1">
    <hardwareInterface>hardware_interface/VelocityJointInterface</hardwareInterface>
  </joint>
</transmission>

• 使用 gazebo_ros_control
• 控制器需要在 roslaunch 文件內加載

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2️⃣ ROS 2 控制系統

xml
<ros2_control>
  <hardware>
    <plugin>ros2_control_demo_hardware/GenericSystem</plugin>
  </hardware>
</ros2_control>

• 使用 ros2_control
• 控制器透過 ros2 control load_controller 動態加載

bash
ros2 control load_controller --set-state start joint_state_broadcaster

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📌 6️⃣ ROS 1 vs ROS 2：應用場合

應用場合	ROS 1	ROS 2
學術研究	✅	✅
多機機器人	❌ 手動配置	✅ 原生支援
嵌入式系統	❌ 不適合	✅ 支援 RTOS
工業應用	❌ 低安全性	✅ DDS 支援
雲端與分散式控制	❌ 需手動	✅ 原生支援

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🚀 總結

項目	ROS 1	ROS 2
通訊架構	需 ROS Master	DDS（無需 Master）
開發工具	catkin_make	colcon
Gazebo 支援	gazebo_ros	ros_gz_bridge
多機支援	手動設定 ROS_MASTER_URI	自動發現
工業應用	限制多	支援安全性 (QoS, RTOS)

🚀 你應該選擇哪個？

✅ 使用 ROS 1

• 如果你已經有 ROS 1 的專案，不想遷移
• 如果你在使用 ROS 1 (Kinetic, Melodic, Noetic)
• 學術研究或簡單機器人專案

✅ 使用 ROS 2

• 如果你開發新的機器人專案
• 如果你需要多機、嵌入式、工業應用
• 如果你要長期維護的專案