IMCIS02
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硬件結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)服務(wù)機(jī)器人運(yùn)算和控制的基礎(chǔ),在高性能嵌入式處理器上運(yùn)行的操作系統(tǒng),進(jìn)行著服務(wù)機(jī)器人具體的運(yùn)算和控制,相當(dāng)于機(jī)器人的靈魂,目前主流的三大機(jī)器人操作系統(tǒng)有Ubuntu,Android和ROS,Android軟件平臺使用較廣泛,ROS為的機(jī)器人的軟件平臺。要實(shí)現(xiàn)對服務(wù)機(jī)器人的運(yùn)算和控制,軟件平臺需要解決以下這些問題:
1, 分布式計(jì)算 現(xiàn)代機(jī)器人系統(tǒng)往往需要多個計(jì)算機(jī)同時運(yùn)行多個進(jìn)程,當(dāng)多個機(jī)器人需要協(xié)同完成一個任務(wù)時,往往需要互相通信來支撐任務(wù)的完成;
用戶通常通過臺式機(jī)、筆記本或者移動設(shè)備發(fā)送指令控制機(jī)器人,這種人機(jī)交互接口可以認(rèn)為是機(jī)器人軟件的一部分。
2, 軟件復(fù)用 隨著機(jī)器人研究的快速推進(jìn),誕生了一批應(yīng)對導(dǎo)航、路徑規(guī)劃、建圖等通用任務(wù)的算法。當(dāng)然,任何一個算法實(shí)用的前提是其能夠應(yīng)用于新的領(lǐng)域,且不必重復(fù)實(shí)現(xiàn)。
3, 快速測試 為機(jī)器人開發(fā)軟件比其他軟件開發(fā)更具挑戰(zhàn)性,主要是因?yàn)檎{(diào)試準(zhǔn)備時間長,且調(diào)試過程復(fù)雜。況且,因?yàn)橛布S修、經(jīng)費(fèi)有限等因素,不一定隨時有機(jī)器人可供使用。
ROS作為機(jī)器人的軟件平臺,可在ARM搭配Ubuntu的環(huán)境下運(yùn)行,對服務(wù)機(jī)器人的運(yùn)算和控制有著很多優(yōu)化和實(shí)用性,ROS軟件平臺有以下的優(yōu)點(diǎn):
?。?)點(diǎn)對點(diǎn)設(shè)
一個使用ROS的系統(tǒng)包括一系列進(jìn)程,這些進(jìn)程存在于多個不同的主機(jī)并且在運(yùn)行過程中通過端對端的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行。雖然基于中心服務(wù)器的那些軟件框架也可以實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程和多主機(jī)的優(yōu)勢,但是在這些框架中,當(dāng)各電腦通過不同的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接時,中心數(shù)據(jù)服務(wù)器就會發(fā)生問題。
ROS的點(diǎn)對點(diǎn)設(shè)計(jì)以及服務(wù)和節(jié)點(diǎn)管理器等機(jī)制可以分散由計(jì)算機(jī)視覺和語音識別等功能帶來的實(shí)時計(jì)算壓力,能夠適應(yīng)多機(jī)器人遇到的挑戰(zhàn)。
?。?)多語言支持
在寫代碼的時候,許多編程者會比較偏向某一些編程語言。這些偏好是個人在每種語言的編程時間、調(diào)試效果、語法、執(zhí)行效率以及各種技術(shù)和文化的原因?qū)е碌慕Y(jié)果。為了解決這些問題,我們將ROS設(shè)計(jì)成了語言中立性的框架結(jié)構(gòu)。ROS現(xiàn)在支持許多種不同的語言,例如C++、Python、Octave和LISP,也包含其他語言的多種接口實(shí)現(xiàn)。
?。?)精簡與集成
大多數(shù)已經(jīng)存在的機(jī)器人軟件工程都包含了可以在工程外重復(fù)使用的驅(qū)動和算法,不幸的是,由于多方面的原因,大部分代碼的中間層都過于混亂,以至于很困難提取出它的功能,也很難把它們從原型中提取出來應(yīng)用到其他方面。
為了應(yīng)對這種趨勢,我們鼓勵將所有的驅(qū)動和算法逐漸發(fā)展成為和ROS沒有依賴性單獨(dú)的庫。ROS建立的系統(tǒng)具有模塊化的特點(diǎn),各模塊中的代碼可以單獨(dú)編譯,而且編譯使用的CMake工具使它很容易的就實(shí)現(xiàn)精簡的理念。ROS基本將復(fù)雜的代碼封裝在庫里,只是創(chuàng)建了一些小的應(yīng)用程序?yàn)镽OS顯示庫的功能,就允許了對簡單的代碼超越原型進(jìn)行移植和重新使用。作為一種新加入的有優(yōu)勢,單元測試當(dāng)代碼在庫中分散后也變得非常的容易,一個單獨(dú)的測試程序可以測試庫中很多的特點(diǎn)。
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