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什么是ROS?

行业文章 2022年4月11日

定义 "机器人

ROS 是机器人操作系统(Robot Operating System)的缩写,但要理解 ROS 的含义,我们必须首先定义机器人的含义。在本博客中,机器人指的是无需与人持续互动和/或由基础设施引导,就能在周围环境中自主移动的车辆或物体。它必须能够根据机载传感器的反馈做出自己的决定。

因此,机器人可以是自主摘果机,也可以是酒店走廊清洁机器人。但事实是,它需要独立导航。

ROS标志和OxTS swoosh

 

ROS 如何工作?

尽管名为 ROS,但严格来说它并不是一个操作系统。它是一套开源库和工具,为开发在机器人系统上运行的软件提供了一个框架。它仍然需要一个主操作系统在上面运行,通常是基于 Linux 的系统,如 Ubuntu。然后,通过 ROS 层,它可以实现必要的硬件抽象和创建机器人程序所需的其他常用功能。

但是,是什么让 ROS 对开发人员具有吸引力呢?

 

     1) 开放源码,广泛使用

随着开源的好处和越来越广泛的采用,ROS已经发展成为机器人编程的标准之一。除了起源于学术界,越来越多的企业开始利用ROS环境。许多OxTS 客户正在为商业产品开发节点和驱动程序,以便它们可以轻松地集成到这个通用平台上。

 

     2) 支持多种传感器

ROS 支持的一长串传感器包括许多激光雷达系统;立体相机、热像仪和 RGB 相机;力/力矩传感器;电机控制器;以及定位系统,如OxTS' 惯性导航系统--如 RT3000 v4

 

     3) 进入门槛低

由于广泛的采用和普遍的标准,创建机器人应用的门槛大大降低了,社区也更加相互联系了。代码更容易转移到不同的机器人系统,开发人员不必从头开始为他们使用的每个不同的硬件制造商打下基础。

 

ROS 有什么用途?

ROS 通常被广泛应用于各种不同的应用领域。我们今天看到的许多 ROS 用例都是在需要 "人类辅助 "的应用中。因此,制造自动驾驶汽车或工业和医疗机器人的工程师都会使用 ROS 框架。当然,研究和教育机构也通常使用 ROS 来帮助开发这些应用的产品。

在本节中,我们将讨论这些应用程序使用 ROS 的原因。

 

自主车辆导航

ADAS(先进驾驶辅助系统)功能在 2000 年代初至中期出现在汽车上之后,下一步自然就是完全自动驾驶功能。

从本质上讲,自动驾驶汽车只是另一个机器人。为了保证功能安全,车辆需要知道自己在哪里、要去哪里、如何到达目的地(按计划路线行驶),并避开途中遇到的任何障碍物--就像机器人需要做的那样。

为此,车辆需要使用来自多个传感器(如激光雷达、轮速、摄像头,当然还有 GPS 或 INS 等导航系统)的数据,并根据收到的信息采取行动。因此,ROS 是这一用例的重要框架,因为它使工程师能够处理每个传感器的数据,并根据传感器的反馈创建算法,使电机做出响应。

除硬件集成外,ROS 还可用于模拟、路径可视化、测试和调试、数据记录和重用。

 

ADAS 测试
使用OxTS GNSS/INS 进行的泊车辅助 ADAS 测试

 

工业机器人

ROS 的另一个用例是工业机器人应用。与自动驾驶汽车一样,在仓库或港口作业的机器人也需要在无需人工干预的情况下,在周围环境中准确、安全地导航,尽管规模较小。

在工业环境中,机器人可以有多种不同的形状和大小,这取决于要求它执行的任务。AGV(自主走行型车辆)可以用来运输存货,或者部署一个较小的机器人来清洁工厂地面,就像酒店里的自主真空吸尘器一样。不过,有一点始终如一,那就是需要在各种不同的环境中工作。

要在多种环境中工作,就需要一种传感器融合方法,因此,出于上述所有原因,ROS 至关重要。

 

医疗机器人

医疗行业目前正面临着诸多挑战。人口老龄化严重,劳动力不断减少。这意味着,使用机器人来承担更多琐碎、可重复的任务,如协助移动和康复训练,将带来切实、明显的益处。

在这种情况下,只要路线是可重复的,就可以使用 ROS 来确保机器人坚持其预先规划的路线。感知算法也可用于确保避免涉及机器人的事故。

除移动和康复应用外,机器人还可用于医疗机器人技术,系统地检查对病人的观察,并在发现任何异常情况时向经过培训的工作人员发出警报。

 

使用ROS的OxTS 系统

在OxTS ,我们为 ROS 2 开发了一个 驱动程序。的驱动程序,该驱动程序提供了一系列软件包,可解码来自OxTS INS 设备的实时 NCOM 导航数据,并以其他 ROS 兼容设备可使用的格式发布这些数据。这使得OxTS 设备能够轻松集成到更广泛的 ROS 网络中,并为导航和控制应用提供定位、定向和动态数据。

我们还开发了另一个独立于 NCOM 数据解码的软件包。这个名为 "ROS 2GAD "的节点可以从 ROS 环境中的其他传感器(如激光雷达和摄像头)获取数据,并将其转换为我们的通用辅助数据(GAD)格式。

OxTS 结合惯性(或替代全球导航卫星系统)的通用辅助是一种接口,用于更快地集成外部传感器,通过提供位置、速度和姿态等测量数据来辅助导航引擎。

通过将 ROS 信息转换为标准的 GAD 格式,数据可以直接传递到OxTS 导航引擎,在那里与惯性数据和其他辅助源(如全球导航卫星系统)相结合。

xRED3000 在手
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