机器人技术的未来之ROS2-译

zhangrelay

发布于 2022-03-14 07:19:55

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文章被收录于专栏：机器人课程与技术机器人课程与技术

作者：Bernadette Wilson

机器人已成为各类应用中的重要工具，从海洋和太空探索到日常家务（如地板吸尘机器人）。随着制造商继续意识到机器人可以提供更多优势，并且对机器人致力于帮助和服务人类而不是替代人类的想法感到满意，机器人正在越来越多地执行以下任务：

精密加工
部件制造
检查测试
危险化学品处理
危险环境中的任务

ROS：让机器人为工作做好准备

对机器人进行编程以使其完全符合在工业环境中的要求是一项复杂的任务。此外，如果开发人员每次面对新应用程序时都需要从零开始，创新就会大大减慢速度。而机器人操作系统（ROS），工具，库和共享的开放资源，允许开发人员协同工作，利用现有工作的优势，简化和加快创建机器人行为的过程。 ROS（现在是ROS 2）是模块化的，使开发人员可以选择所需的组件，并且提供了3,000多种可为核心系统增值的软件包。ROS / ROS 2使用BSD许可证，这是一种开放的许可证，允许开发人员在商业产品中使用该系统，并且ROS生态系统中的软件包指定了许可证，因此开发人员可以轻松地找到满足其需求的许可证。此外，ROS得到了一个庞大的全球社区的支持，其邮件列表，Wiki和ROS Answers 网站上有成千上万的活跃用户。

为什么ROS 2是工业机器人的未来

尽管ROS被广泛使用，但Open Robotics的首席执行官兼联合创始人Brian Gerkey解释说，ROS开发团队多年来收到了反馈，表示ROS不适合关键任务生产用例。Gerkey 在接受TechCrunch采访时说，该团队从头开始重新构建了ROS 2，以解决这些问题，例如对多机器人系统的支持，安全认证和安全性。

Open Robotics的首席架构师和联合创始人Morgan Quigley补充说，通过将ROS 2嵌入硬件，可以在边缘进行更多的计算，例如，可以组合感测数据或来自不同来源的数据以提高性能。 Quigley说ROS 2的目标是一直将开源技术扩展到硬件，因此操作可以轻松添加组件并提取所需的数据类型。 Quigley补充说，尽管ROS设想了用于单个机器人的系统，但是ROS 2承认工业操作中可能有多个机器人，并且需要一种与之通信的方法。ROS 2使该库独立于OS，并采用了数据分发服务（DDS）协议-启用实时通信的物联网（IoT）通信协议。这样就形成了一个可扩展的系统，该系统将使企业可以使用不同类型的机器人优化其操作并标准化它们共享数据的方式。

ROS 2，边缘计算和深度学习如何驱动工业4.0

借助ROS 2，边缘计算和深度学习的进步，操作可以朝工业4.0环境以及数据驱动流程和自动化的优势发展。利用ROS 2，可以连接更多的机器人设备，包括自主移动机器人（AMR）和协作机器人（COBOT），并且边缘计算通过在源头处理数据来减轻网络的部分负担。 ROS 2还将使您能够开发易于使用的开源解决方案，并将其轻松集成到您的运营中。例如，您可以添加一个视觉系统，为机器人提供类似人的视觉效果，使他们能够执行诸如装载，拾取和包装之类的工作。您还将有机会通过使用ROS 2的新合作伙伴关系实现的创新来推动实现工业4.0目标。例如，ADLINK与Fair Friend Group（FFG）合作，为面向未来工厂的融合5G开发ROS 2。这项合作将无线5G网络技术与ROS 2平台集成在一起，以实现实时控制和可靠的通信。凌华科技通过其Vortex DDS平台进一步开发了标准化的数据交换环境。FFG正在为未来工厂建设第一条演示生产线，以展示该技术的实际应用。

支持5G的工业无线通信具有高可靠性，低延迟，长传输距离，多种应用场景以及移动设备的最佳便携性，能够满足人机与传感器之间通信所产生的广泛需求。ROS2为数据交换提供了高效的中间件，并迅速成为智能机器人技术开发的API标准。凌华科技以DDS（数据分发服务）为骨干，进一步为工厂开发了统一的数据交换环境。

亚太的制造业具有强大的能力，已为世界所认可。通过将领先的5G网络技术与开源ROS2 / DDS平台相结合，精心打造了一个高度竞争的制造环境，融合了IT，OT和CT，从而创建了一个智能机器人产业生态系统，实现了具有挑战性的未来工厂（Future Factory）实施。”

FFG将为未来的工厂建立世界上第一条演示生产线，实现基于ROS2的快速可靠的数据交换。FFG首席技术官Ren Luo博士解释说：“未来工厂结合了众多便携式，灵活，互连且可动态调节的元件，以最佳的效率适应定制化生产。目前，5G通信技术与ROS2 / DDS平台的集成将实现高性能的实现。”

随着对高度定制化产品的需求不断增长，未来工厂需要跨运营线进行高速实时数据传输。生产线架构必须越来越多地支持极端的灵活性，互连性和动态可调整性，并具有各种基于机器的连接元素以及其他方式。因此，专用无线联网至关重要。

机器人的未来就是产业的未来

ROS 2与先进的物联网技术一起推动制造商朝着其工业4.0智能工厂目标迈进。现在，可以使多个机器人成为安全，开放源代码，连接环境的一部分，并允许操作员使用标准化的通信协议来控制整个操作。这些进步为企业提供了比传统技术更快，更轻松地实现自动化，效率和创新目标的大门。

下一代Gazebo：

Ignition

https://github.com/ignitionrobotics/ros_ign/tree/dashing

提供ROS和Ignition之间集成的软件包

作者：joemcmanus

Canonical致力于机器人技术的未来，正如不久前加入第二版机器人操作系统（ROS 2）的技术指导委员会所证明的那样。我们还致力于在Ubuntu内建立企业级，行业领先的安全实践的基础，因此我们很高兴能与我们自己的Joe McManus一起担当ROS 2安全工作组的一职。

我们相信基于Linux的机器人开发成本更低，更灵活，上市速度更快，更易于管理且更安全。ROS十多年来开始只是一个学术项目，但现在已经成长为用于创建Linux机器人的最受欢迎的中间件。它利用了开源的力量，允许通过协作解决机器人技术面临的许多复杂问题。ROS开发人员社区持续增长，并且ROS现在拥有越来越多的商业用途和受支持的机器人。对此，ROS社区已经彻底改革了ROS代码库，并开始提供ROS 2发行版。

ROS 2的承诺

ROS 2保持了ROS 1的灵活性，同时添加了对实现其核心安全性至关重要的技术，该技术对ROS开发人员基本上是透明的。我们在上一篇文章中详细介绍了这是如何工作的。

Canonical牵头的一些与ROS安全相关的工作包括：

创建一个节点接口定义语言，该语言描述每个节点的配置方式以及与其他节点的通信方式。该定义语言将使ROS开发人员可以在设计时定义访问控制，可以在运行时强制执行和监视访问控制。最终，它将使启用ROS 2安全功能像打开开关一样简单。
使用Coverity扫描ROS代码存储库，以识别源代码缺陷和漏洞。
起草ROS的漏洞披露政策。
构建“标记捕获”方案是一种吸引人的方式，将安全红队参与者引入机器人安全性，同时还对ROS代码库进行动态应用程序安全性测试。