ros機器人操作系統(tǒng)

1、ROS(RobotOperatingSystem）操作系統(tǒng)探索總結（一）ROS簡介一、歷史一、歷史隨著機器人領域的快速發(fā)展和復雜化，代碼的復用性和模塊化的需求原來越強烈，而已有的開源機器人系統(tǒng)又不能很好的適應需求。2010年WillowGarage公司發(fā)布了開源機器人操作系統(tǒng)ROS(robotoperatingsystem)，很快在機器人研究領域展開了學習和使用ROS的熱潮。ROS系統(tǒng)是起源于2007年斯坦福大學人工智能實驗室的項目與機

2、器人技術公司W(wǎng)illowGarage的個人機器人項目(PersonalRobotsProgram)之間的合作，2008年之后就由WillowGarage來進行推動。已經(jīng)有四年多的時間了(視頻)。隨著PR2那些不可思議的表現(xiàn)，譬如疊衣服，插插座，做早飯，ROS也得到越來越多的關注。WillowGarage公司也表示希望借助開源的力量使PR2變成“全能”機器人。PR2價格高昂，2011年零售價高達40萬美元。PR2現(xiàn)主要用于研究。PR2有兩

3、條手臂，每條手臂七個關節(jié)，手臂末端是一個可以張合的鉗子。PR2依靠底部的四個輪子移動。在PR2的頭部，胸部，肘部，鉗子上安裝有高分辨率攝像頭，激光測距儀，慣性測量單元，觸覺傳感器等豐富的傳感設備。在PR2的底部有兩臺8核的電腦作為機器人各硬件的控制和通訊中樞。兩臺電腦安裝有Ubuntu和ROS。二、設計目標二、設計目標ROS是開源的，是用于機器人的一種后操作系統(tǒng)，或者說次級操作系統(tǒng)。它提供類似操作系統(tǒng)所提供的功能，包含硬件抽象描述、底層

4、驅(qū)動程序管理、共用功能的執(zhí)行、程序間的消息傳遞、程序發(fā)行包管理，它也提供一些工具程序和庫用于獲取、建立、編寫和運行多機整合的程序。ROS的首要設計目標是在機器人研發(fā)領域提高代碼復用率。ROS是一種分布式處理框架(又名Nodes)。這使可執(zhí)行文件能被單獨設計，并且在運行時松散耦合。這些過程可以封裝到數(shù)據(jù)包(Packages)和堆棧(Stacks)中，以便于共享和分發(fā)。ROS還支持代碼庫的聯(lián)合系統(tǒng)。ROS的特殊性主要體現(xiàn)在消息通訊層，而不是

5、更深的層次。端對端的連接和配置利用XMLRPC機制進行實現(xiàn)，XMLRPC也包含了大多數(shù)主要語言的合理實現(xiàn)描述。我們希望ROS能夠利用各種語言實現(xiàn)的更加自然，更符合各種語言的語法約定，而不是基于C語言給各種其他語言提供實現(xiàn)接口。然而，在某些情況下利用已經(jīng)存在的庫封裝后支持更多新的語言是很方便的，比如Octave的客戶端就是通過C的封裝庫進行實現(xiàn)的。為了支持交叉語言，ROS利用了簡單的、語言無關的接口定義語言去描述模塊之間的消息傳送。接口定

6、義語言使用了簡短的文本去描述每條消息的結構，也允許消息的合成，例如下圖就是利用接口定義語言描述的一個點的消息：每種語言的代碼產(chǎn)生器就會產(chǎn)生類似本種語言目標文件，在消息傳遞和接收的過程中通過ROS自動連續(xù)并行的實現(xiàn)。這就節(jié)省了重要的編程時間，也避免了錯誤：之前3行的接口定義文件自動的擴展成137行的C代碼，96行的Python代碼，81行的Lisp代碼和99行的Octave代碼。因為消息是從各種簡單的文本文件中自動生成的，所以很容易列舉出

7、新的消息類型。在編寫的時候，已知的基于ROS的代碼庫包含超過四百種消息類型，這些消息從傳感器傳送數(shù)據(jù)，使得物體檢測到了周圍的環(huán)境。最后的結果就是一種語言無關的消息處理，讓多種語言可以自由的混合和匹配使用。(3)精簡與集成大多數(shù)已經(jīng)存在的機器人軟件工程都包含了可以在工程外重復使用的驅(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用到其他方面。為了應對這種趨勢，