IMCIS02
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【廈門莫格電氣自動(dòng)化有限公司】
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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(tái)使用較廣泛，ROS為的機(jī)器人的軟件平臺(tái)。要實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)機(jī)器人的運(yùn)算和控制，軟件平臺(tái)需要解決以下這些問(wèn)題：
1， 分布式計(jì)算 現(xiàn)代機(jī)器人系統(tǒng)往往需要多個(gè)計(jì)算機(jī)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程，當(dāng)多個(gè)機(jī)器人需要協(xié)同完成一個(gè)任務(wù)時(shí)，往往需要互相通信來(lái)支撐任務(wù)的完成；
用戶通常通過(guò)臺(tái)式機(jī)、筆記本或者移動(dòng)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(duì)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(gè)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(cè)試 為機(jī)器人開(kāi)發(fā)軟件比其他軟件開(kāi)發(fā)更具挑戰(zhàn)性，主要是因?yàn)檎{(diào)試準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，且調(diào)試過(guò)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(shí)有機(jī)器人可供使用。
ROS作為機(jī)器人的軟件平臺(tái)，可在ARM搭配Ubuntu的環(huán)境下運(yùn)行，對(duì)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(tái)有以下的優(yōu)點(diǎn)：
?。?）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)設(shè)
一個(gè)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(gè)不同的主機(jī)并且在運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)端對(duì)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(shì)，但是在這些框架中，當(dāng)各電腦通過(guò)不同的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接時(shí)，中心數(shù)據(jù)服務(wù)器就會(huì)發(fā)生問(wèn)題。
ROS的點(diǎn)對(duì)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(jué)和語(yǔ)音識(shí)別等功能帶來(lái)的實(shí)時(shí)計(jì)算壓力，能夠適應(yīng)多機(jī)器人遇到的挑戰(zhàn)。
?。?）多語(yǔ)言支持
在寫代碼的時(shí)候，許多編程者會(huì)比較偏向某一些編程語(yǔ)言。這些偏好是個(gè)人在每種語(yǔ)言的編程時(shí)間、調(diào)試效果、語(yǔ)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(wèn)題，我們將ROS設(shè)計(jì)成了語(yǔ)言中立性的框架結(jié)構(gòu)。ROS現(xiàn)在支持許多種不同的語(yǔ)言，例如C++、Python、Octave和LISP，也包含其他語(yǔ)言的多種接口實(shí)現(xiàn)。
?。?）精簡(jiǎn)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(dòng)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(guò)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(lái)應(yīng)用到其他方面。
為了應(yīng)對(duì)這種趨勢(shì)，我們鼓勵(lì)將所有的驅(qū)動(dòng)和算法逐漸發(fā)展成為和ROS沒(méi)有依賴性單獨(dú)的庫(kù)。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(jiǎn)的理念。ROS基本將復(fù)雜的代碼封裝在庫(kù)里，只是創(chuàng)建了一些小的應(yīng)用程序?yàn)镽OS顯示庫(kù)的功能，就允許了對(duì)簡(jiǎn)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(shì)，單元測(cè)試當(dāng)代碼在庫(kù)中分散后也變得非常的容易，一個(gè)單獨(dú)的測(cè)試程序可以測(cè)試庫(kù)中很多的特點(diǎn)。
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