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机器人操作平台(ros)的软件开发流程是什么?

来源:智榕旅游

ROS(Robot Operating System)作为机器人控制软件的开发工具链,其软件开发流程核心在于理解并构建机器人系统。这一流程主要分为几个关键步骤:

首先,构建机器人模型是开发流程的第一步。这包括描述机器人的物理结构和运动学链。URDF(unified robot description format)和XACRO是ROS提供的解决方案,通过编写URDF,可以为机器人提供通用描述。这一部分详细信息可以参考ROS的官方wiki。

接着,MoveIt是ROS中的一个重量级应用,包含了控制机器人运动的核心功能。它通过多个模块实现构建机器人控制的主要工作。其中,Setup Assistant是一个向导工具,帮助用户配置MoveIt,完成大部分配置工作。运动学模块通过解析URDF生成机器人的运动学求解方法,逆运动学主要使用KDL库实现。轨迹规划则使用OMPL第三方库,支持时间参数化的控制点插值,便于控制器控制关节运动。3D视觉模块与机器人视觉传感器数据处理相关。控制器接口用于向机器人关节控制器发送轨迹规划生成的位置信息,而Rviz提供人机界面,实现人机交互。此外,ROS还提供ROS_CONTROL和ROS_CONTROLLER软件包作为设计参考。

在控制器设计方面,闭环控制是关键环节。控制器需要接收MoveIt的位置指令,并驱动控制各个关节的电机运动。控制器设计需考虑传感器、执行器的配置和驱动、位置插补、闭环控制(PID)、安全监测等。若需要解决控制器实时性问题,OROCOS架构是一个推荐选择,它专注于实现底层系统级的实时控制和通讯,并与ROS无缝连接。

完成上述步骤后,构建出最简单的可以驱动机器人运动的系统。通过MoveIt提供的界面或编程API(move_group)可以控制机器人。总结起来,ROS软件开发流程包括建立机器人模型、配置MoveIt、编写控制器(包括设备驱动)以及整合所有内容以实现机器人控制。

ROS作为一个机器人知识系统共享平台,其覆盖的功能远超上述介绍。针对特定需求的开发人员,需要不断深入探索ROS的更多功能应用。

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