ROSロボットシステムの概要
はじめに
このセクションでは、ROSロボットのシステムアーキテクチャを紹介し、ハードウェアコンポーネントのリストを提供します。ROSロボットシステムは主に2つの部分で構成されています。
- 上位の知覚・意思決定コンポーネント。
- 下位のモーション制御コンポーネント。
上位の知覚・意思決定コンポーネント
この部分は高い計算能力を必要としますが、リアルタイム性の要求は低めです。通常、高性能デバイス上の汎用オペレーティングシステムで動作します。各種センサーからの入力データに基づき、知覚および意思決定機能を実行するプログラムが記述されます。
ROSロボットの知覚・意思決定機能のプログラムは reComputer J1020 v2 nano によって実行されます。
reComputerの役割は、各種センサーからデータを収集し、必要に応じてデータを処理・分析し、ロボットの動作（移動や把持など）を制御（決定）することです。
例えば、ロボットに赤い物体を追従させるには、まずカメラセンサーが環境の画像情報をキャプチャします。reComputerが画像を処理して赤い物体の位置を特定し、ロボットに物体へ接近するよう指示します。
reComputerはROSを実行可能なコンピュータと考えることができます。ロボット内部に設置する必要があるため、コンピュータは比較的小型でなければなりません。
知覚・意思決定プログラムの入力データは、以下のような各種センサーから提供されます：
-
モーターエンコーダー
（ロボットの動作情報を取得） -
IMUおよびGNSSモジュール
（外部の動作情報を取得） -
シングルラインLiDAR
（2次元レーザー点群を取得）
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マルチラインLiDAR
（3次元レーザー点群を取得） -
深度カメラ
（深度情報付き画像を取得）
下位のモーション制御コンポーネント
この部分は計算能力の要求は低いものの、リアルタイム性の要求が高い部分です。モーション制御プログラムはCで記述され、マイコン上で動作します。その主な役割は、上位システムから発行されるモーション制御コマンドを実行し、ロボットの現在の状態をフィードバックすることです。
モーション制御に使用するハードウェアのリストは以下の通りです：
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動力バッテリー
（ROSロボットにエネルギーを供給）
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コントローラーとドライバー
（コントローラーは制御信号を生成し、ドライバーはこれらの信号を増幅してモーターを駆動します。これらは一体型ユニットとして設計可能です） -
モーターとサーボ
（電気エネルギーを運動エネルギーに変換するデバイス） -
シャーシ
（上記4つのコンポーネントをフレームに取り付けてシャーシを構成）
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