ROS

Основная статья: http://wiki.ros.org

ROS – это широко используемый фреймворк для создания сложных и распределенных робототехнических систем.

Установка

Основная статья: http://wiki.ros.org/melodic/Installation/Ubuntu

ROS уже установлен на образе для RPi.

Для использования ROS на компьютере рекомендуется ОС Ubuntu Linux (либо виртуальная машина, например Parallels Desktop Lite или VirtualBox).

Для дистрибутива ROS Melodic рекомендуется Ubuntu версии 18.04.

Концепции

Ноды

Основная статья: http://wiki.ros.org/Nodes

ROS-нода – это специальная программа (обычно написанная на Python или C++), которая взаимодействует с другими нодами посредством ROS-топиков и ROS-сервисов. Разделение сложных робототехнических систем на изолированные ноды дает определенные преимущества: понижается связанность кода, повышается переиспользуемость и надежность.

Очень многие робототехнические библиотеки и драйвера выполнены именно в виде ROS-нод.

Для того, чтобы превратить обычную программу в ROS-ноду, необходимо подключить к ней библиотеку rospy или roscpp и добавить инициализирующий код.

Пример ROS-ноды на языке Python:

import rospy

rospy.init_node('my_ros_node')  # имя ROS-ноды

rospy.spin()  # входим в бесконечный цикл...

Топики

Основная статья: http://wiki.ros.org/Topics

Топик – это именованная шина данных, по которой ноды обмениваются сообщениями. Любая нода может опубликовать сообщение в произвольный топик, а также подписаться на произвольный топик.

Пример публикации сообщения типа std_msgs/String (строка) в топик /foo на языке Python:

from std_msgs.msg import String

# ...

foo_pub = rospy.Publisher('/foo', String, queue_size=1)  # создаем Publisher'а

# ...

foo_pub.publish(data='Hello, world!')  # публикуем сообщение

Пример подписки на топик /foo:

def foo_callback(msg):
    print(msg.data)

# Подписываемся. При получении сообщения в топик /foo будет вызвана функция foo_callback.
rospy.Subscriber('/foo', String, foo_callback)

Также, существует возможность работы с топиками с помощью утилиты rostopic. Например, с помощью следующей команды можно просматривать сообщения, публикуемые в топик /mavros/state:

rostopic echo /mavros/state

Команда rostopic info позволяет узнать тип сообщений в топике, команда rostopic hz — частоту публикуемых в топике сообщений.

Сервисы

Основная статья: http://wiki.ros.org/Services

Сервис – это некоторый аналог функции, которая может быть вызвана из одной ноды, а обработана в другой. У сервиса есть имя, аналогичное имени топика, и 2 типа сообщений: тип запроса и тип ответа.

Пример вызова ROS-сервиса из языка Python:

from clover.srv import GetTelemetry

# ...

# Создаем обертку над сервисом get_telemetry пакета clover с типом GetTelemetry:
get_telemetry = rospy.ServiceProxy('get_telemetry', srv.GetTelemetry)

# Вызываем сервис и получаем телеметрию квадрокоптера:
telemetry = get_telemetry()

С сервисами можно также работать при помощи утилиты rosservice. Так можно вызвать сервис /get_telemetry из командной строки:

rosservice call /get_telemetry "{frame_id: ''}"

Больше примеров использования сервисов для автономных полетов квадрокоптера Клевер можно посмотреть в документации ноды simple_offboard.

Работа на нескольких машинах

Основная статья: http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/MultipleMachines.

Преимуществом использования ROS является возможность распределения нод на несколько машин в сети. Например, ноду, осуществляющую распознавание образом на изображении можно запустить на более мощном компьютере; ноду, управляющую коптером можно запустить непосредственно на Raspberry Pi, подключенном к полетному контроллеру и т. д.

ROS

ROS