機器人操作系統從ROS升級到ROS2 部署不再是難題

?機器人資訊 ????|???? ?2020-03-31

  目前,全球機器人市場持續增長,工業機器人市場持續穩定增長,服務機器人市場則呈現快速發展趨勢。伴隨著人工智能技術的逐步成熟,人機協作的不斷深度,機器人產品應用產業不斷拓展,全球機器人行業將迎來新一輪的增長。機器人領域之所以快速增長,有一部分原因是得益于開源開發和機器人操作系統ROS或ROS2的發展。

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  關于ROS和ROS2的發展狀況,英特爾物聯網軟件技術副總裁Greg Burns和ADLINK物聯網技術總監Joe Speed做了詳細分析。Greg Burns就職于英特爾開源技術中心工作,是OTC(開源技術中心)的軟件架構師,其所在的小組專注于開源開發和開源貢獻。過去多年來,他一直在關注物聯網,尤其是物聯網網絡協議,在大約18個月前,他參與了英特爾的機器人領域。Joe Speed也在該領域從事多年研發工作,包括讓物聯網更加開放、開放標準和開源物聯網。技術貢獻,如MQTT,他讓其成為開放標準并開源,將它們放入車輛和很多其它設備中。過去幾年,他圍繞如何將物聯網應用到人們生活中,以及如何讓人和物交互花費了大量的時間進行研究。他為自動駕駛汽車、自動駕駛員、老年人和殘疾人提供#AccessibleOlli,在眾包、開源自主機動性方面做了很多研究。

  ROS建立強大生態系統,ROS2從原型設計邁向部署

  不管是開源軟件,還是開源硬件,一經推出在全球都受到開發者的熱捧,這些產品對科技的發展起到了巨大的推動作用。在機器人領域,開源操作系統ROS2如何驅動該領域的增長?Greg表示,“雖然ROS被稱為機器人操作系統,但實際上它并不是像Linux和Windows真正意義上的操作系統。它是一系列設施和通信協議的集合,使用戶更易于整合軟件組件去構建機器人或者機器人系統。并且它取得了巨大的成功。過去十年來,已經圍繞ROS建立了一個龐大的生態系統,并且它使參與機器人研究的人,特別是那些研究人員和在學術領域的人,能夠構建、共享、協作構建機器人所必須的軟件組件。某些情況下,這些軟件組件級別很低,像傳感器、攝像頭等接口。某些情況下,他們有更高級的功能,比如導航或者運動規劃。但事實上,你可以用這些組件構建他們,然后和其它開發者共享,因此這些開發者可以使用它們,而不需要理解他們內部的細節,提高了創新速度,真正讓人們用這些強大的組件構建機器人。”

  ROS確實是一個很成功的開源項目、開源生態系統,現在已經建立了龐大的生態系統,在全球估計有十萬名開發者正在使用或熟悉ROS,并且所有擁有機器人經驗的學術界人士都在使用ROS。雖然從多方面來看ROS很成功,但是它只用于研發,在部署中并不經常使用。當涉及到實際構建機器人并將其作為商業產品進行部署時,大部分開發者會轉向專用解決方案。大概五年前或者更早,有人倡議開始構建ROS2。ROS2試圖解決原始ROS中的一些技術缺陷,以及安全、性能等問題,使一些其它基于ROS的部署解決方案變得可行和更實用,當然,那將帶來一個更有效的流程使得ROS不僅用于原型設計而是最終的部署。

  對比ROS,ROS2的一個關鍵點是,其選擇在軟件中改變底層協議層,以便可以使用一系列不同的低層協議作為用于軟件組件之間通信的數據總線,用戶可以使用DDS多種實現,因為DDS已經在業界被廣泛部署多年。當然,用戶可以使用自己的開源DDS實現,以及其它方式。ROS2的強大之處在于,它可以讓用戶運行其它替換協議。比如:MQTT,如果條件允許,ROS2甚至可以工作在MQTT之上。

  ROS2讓多個機器人彼此通信

  機器人原來都是單個工作,彼此之間并不會通信,但是未來會從單個向多個彼此通信的趨勢發展,并且它們占據了和人類同樣的空間。這些集群機器人到底意味著什么?我們如何做才能實現這樣的目標?或許ROS2可以協助我們實現這樣的目標。Joe分析,“關于ROS2,其中一個關鍵點是通信方式,通過它可以在組件之間低延時傳遞信息,可以獲得更高的服務質量,可以讓機器人彼此通信,實現協調。在這些群體行為,當其中一個機器人手持工件,而另一個機器人可以在上面工作。但是對我來說非常有意思的是機器人內部的實際情況,在DDS總線上的所有通信,有視覺、決策 、執行,所有這些資源也可以安全地與其它機器人共享,非常有意思的是,如果你可以讓機器人A借用機器人B的眼睛,機器人C借用機器人A的手臂,通過這種方式即使一個機器人失去了視力,也可以共享周圍群體提供的同樣的能力,我覺得這樣可以做很多事情。并且我看到其他人正在做的例子,即帶視覺功能的自動輪椅,將LIDAR放在天花板上的攝像機中,將其構建到基礎設施中,然后作為機器人可以共享的資源。”

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