Übersicht über das ROS-Robotersystem
Einführung
Dieser Abschnitt stellt die Systemarchitektur des ROS-Roboters vor und liefert eine Liste der Hardwarekomponenten. Das ROS-Robotersystem besteht hauptsächlich aus zwei Hauptkomponenten:
- Die obere Komponente für Wahrnehmung und Entscheidung.
- Die untere Komponente für die Bewegungssteuerung.
Die obere Komponente für Wahrnehmung und Entscheidung
Dieser Teil benötigt hohe Rechenleistung, hat aber geringe Echtzeitanforderungen. Er läuft typischerweise auf einem Allzweckbetriebssystem auf leistungsstarken Geräten. Programme werden geschrieben, um Wahrnehmungs- und Entscheidungsfunktionen basierend auf Eingangsdaten verschiedener Sensortypen auszuführen.
Die Programme für die Wahrnehmungs- und Entscheidungsfunktionen des ROS-Roboters werden von reComputer J1020 v2 nano ausgeführt.
Die Aufgabe des reComputer besteht darin, Daten von verschiedenen Sensoren zu sammeln, die Daten nach Bedarf zu verarbeiten und zu analysieren und dann die Aktionen des Roboters wie Bewegung und Greifen zu steuern (entscheiden).
Um beispielsweise dem Roboter zu ermöglichen, einem roten Objekt zu folgen, erfasst der Kamerasensor zunächst die Bildinformationen der Umgebung. Der reComputer verarbeitet das Bild, um die Position des roten Objekts zu identifizieren, und weist den Roboter dann an, sich dem Objekt zu nähern.
Der reComputer kann als Computer betrachtet werden, der in der Lage ist, ROS auszuführen. Da er innerhalb des Roboters installiert werden muss, muss der Computer relativ kompakt sein.
Die Eingangsdaten für die Wahrnehmungs- und Entscheidungsprogramme werden von verschiedenen Sensortypen bereitgestellt, darunter:
-
Motor-Encoder
(Liefern Bewegungsinformationen des Roboters) -
IMU- und GNSS-Module
(Liefern externe Bewegungsinformationen) -
Single-Line-LiDAR
(Liefert eine zweidimensionale Laser-Punktwolke)
-
Multi-Line-LiDAR
(Liefert eine dreidimensionale Laser-Punktwolke) -
Tiefenkameras
(Liefern Bilder mit Tiefeninformationen)
Die untere Komponente für die Bewegungssteuerung
Dieser Teil hat geringe Anforderungen an die Rechenleistung, aber hohe Echtzeitanforderungen. Die Programme für die Bewegungssteuerung sind in C geschrieben und laufen auf einem Mikrocontroller. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, die vom übergeordneten System ausgegebenen Bewegungssteuerungsbefehle auszuführen und Rückmeldungen über den aktuellen Zustand des Roboters zu liefern.
Die Liste der für die Bewegungssteuerung verwendeten Hardware lautet wie folgt:
-
Antriebsbatterie
(Liefert Energie für ROS-Roboter)
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Controller und Treiber
(Der Controller erzeugt Steuersignale, und der Treiber verstärkt diese Signale, um den Motor anzutreiben. Sie können als integrierte Einheit konzipiert werden) -
Motor und Servo
(Geräte, die elektrische Energie in kinetische Energie umwandeln) -
Chassis
(Die oben genannten vier Komponenten werden auf einem Rahmen montiert, um ein Chassis zu bilden)
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