機器人作業系統——ROS

2021-01-11 OFweek維科網

  ROS為Robot Operating System(機器人作業系統)的簡寫,是一個面向機器人的開源元作業系統(open-source,meta-operating system)。它能夠提供類似傳統作業系統的諸多功能,如硬體抽象、底層設備控制、進程間消息傳遞和程序包管理等。此外,它還提供相關工具和庫,用於獲取、編譯、編輯代碼以及在多個計算機之間運行程序完成分布式計算。ROS的運行架構是一種使用ROS通信模塊實現模塊間P2P的鬆耦合的網絡連接的處理架構,它執行若干種類型的通訊,包括基於服務的同步RPC(遠程過程調用)通訊、基於Topic的異步數據流通訊,還有參數伺服器上的數據存儲。

  歷史

  ROS起源於2007年前後史丹福大學人工智慧實驗室的STAIR(Stanford Artificial Intel ligence Robot)項目與WillowGarage公司的個人機器人項目(Personal Robotics project)之間的合作。在2009年初推出了ROS0.4,現在所用系統的框架在這個版本中已初具雛形。經過近一年的測試後,於2010年初推出了ROS1.0版,並在當年三月份推出了正式發行版本:ROSBoxTurtle,到現在(2016年5月)已經發行了10個版本,最新版本是ROSKineticKame。比較有趣的是,ROS各版本均以龜作為發行代號,至今已設計出10種造型奇特的「ROS龜」。

  從2008年至2013年,ROS主要由WillowGarage公司管理維護,但這並不意味著ROS是封閉的系統,相反,它是由眾多學校及科研機構聯合開發及維護的,這種聯合開發模式也為ROS系統生態的構建與壯大帶來有力的促進。2013年,WillowGarage公司被Suitable Technologies公司收購,此前幾個月,ROS的開發和維護管理工作被移交給了新成立的開源基金會Open Source Robotics Foundation。

  特點

  ROS的主要目標是為機器人研究和開發提供代碼復用的支持。ROS是一個分布式的進程(即「節點」)框架,這些進程被封裝在易於被分享和發布的程序包和功能包中。ROS也支持一種類似於代碼儲存庫的聯合系統,這個系統也可以實現工程的協作及發布。可以使一個工程的開發和實現從文件系統到用戶接口完全獨立決策(不受ROS限制)。同時,所有的工程都可以被ROS的基礎工具整合在一起。

  ROS在某些程度上和其他常見的機器人架構有些相似之處,如:Player、Orocos、CARMEN、Orca和MicrosoftRoboticsStudio。對於簡單的無機械手的移動平臺來說,Player是非常不錯的選擇。ROS則不同,它被設計為適用於有機械臂和運動傳感器的移動平臺(傾角雷射、雲臺、機械臂傳感器)。與Player相比,ROS更有利於分布式計算環境。當然,Player提供了較多的硬體驅動程序,ROS則在高層架構上提供了更多的算法應用(如集成OpenCV的視覺算法)。

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