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由于ROS已经存在了较长时间，已采用其开发机器人系统的开发者希望ROS仍然能保持现在的应用状态，而不会被ROS的不断发展所影响，所以ROS2.0是独立于ROS并行的包集，可以单独安装并且可以与ROS进行交互。
ROS2.0是一个与ROS类似的中间件系统，它使用的也是现成的开源库，这样开发者可以维护更少的代码，尤其是非机器人特定代码；充分利用超过开发者能力范围的现有库；受益于其他开发者未来对这些库的改进。ROS与ROS2.0的设计架构如图2-5所示。
图2-5 ROS与ROS2.0设计架构
ROS2.0的改进主要是为了让ROS更符合工业级的运行标准，采用了DDS（数据分发服务）这个工业级的中间件来负责可靠通信、通信节点动态发现，并用共享内存的方式使得通信效率更高。通过使用DDS，所有节点的通信拓扑结构都依赖于动态点对点的自发现模式，从而去掉了ROS Master这个中心节点。
ROS2.0改变了API。目前ROS代码中大量的API是在2009年发布的，虽然很稳定，但未必是最好的，所以ROS2.0设计了新的API，同时尽最大能力与第一代API结合。所以ROS2.0的关键概念（分布式处理、匿名的发布/订阅消息、带有反馈的RPC、语言无关性等）仍然是与ROS相同的，但ROS2.0API与现有的ROS代码并不兼容，好在目前已有开发者实现了ROS2.0与ROS之间的兼容，并在ROS2.0的软件包集下发布了一个ros1_bridge包，用于实现ROS与ROS2.0之间的双向通信。
目前，ROS2.0已经发布了一部分功能包，世界各地的ROS开发者还在不断地为它作贡献，将新开发的功能包集发布到这个系统中。
ROS2.0是ROS的功能扩展和性能优化，其设计目标主要体现在以下5个方面。
·支持多机器人系统，包括不可靠的网络。
·消除原型系统和最终产品之间的差距。
·可以运行在小型嵌入式平台上。
·支持实时控制。
·支持交叉平台。
图2-6是ROS2.0实现发布/订阅的结构，ROS2.0将ROS中原来的通信协议TCPROS和UDPROS替换为DDSI-RTPS。此外，API也做了相应的改变，例如，节点的名字没有传递给全局的init（）函数，而是传递给节点的构造函数；spin（）函数不再是全局的，而是通过节点调用等。
图2-6 ROS2.0发布/订阅
ROS2.0与ROS的进程内通信具有相同的功能，但是ROS2.0采用了更加安全的模式。
ROS2.0的进程内通信具有如下特点。
·避免了序列化和逆序列化。
·避免了网络栈、将数据分成包。
·通过提供基于API的unique_ptr可安全避免复制。
·进程内和进程间的通信更加一致。
表2-1列出了ROS和ROS2.0的一些QoS设置对比。
表2-1 ROS与ROS2.0的一些QoS设置对比
ROS消息传递采用尽量到达，尽最大可能丢失最少的消息，而ROS2.0会保证所有的消息都会到达另一端；ROS采用队列存储消息，队列的长度可以指定，而ROS2.0会存储所有的消息；ROS数据没有持久性，ROS2.0的数据会被发送者持续保存。此外，ROS2.0中的DDS也提供了一些已被工业应用证明有效的QoS：使用UDP（代替TCP）实现多播，这样发布者就不需要为每一个订阅者都复制一份数据了；支持不可靠网络，如蜂窝网络、IoT、高延时的连接等。
图2-7 ROS与ROS2.0之间的软件桥
ROS和ROS2.0通过软件桥（bridge）进行数据通信，其实现的技术背景具体如下。
·目前bridge是使用C++实现的。
·消息定义：ROS使用rosmsg API，ROS2.0使用ament资源索引。
·在ROS和ROS2.0类型间采用自动的映射规则；也可以选择指定通用的规则（在.yaml文件中进行定义）；对于任意的类型对，可以注册一个函数，用于产生ROS和ROS2.0之间的转换函数。
·建立一个软件桥：ROS使用roscpp，通过pkg-config实现；而ROS2.0使用rclcpp，通过CMake find_package（）实现。
·具体实现要求所有的头函数必须没有冲突。
1）ROS：Linux（Ubuntu）；OS X。
2）ROS2.0：Linux（Ubuntu）；OS X；Windows。
从上述所列开发环境可以看出，ROS2.0扩展了Windows基础平台，使其具有更广泛的适应性。