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優(yōu)必選機(jī)器人操作系統(tǒng)ROSA研發(fā)與應(yīng)用，以及未來

機(jī)器人操作系統(tǒng)是為機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計而構(gòu)造的軟件平臺，它使得每一位機(jī)器人設(shè)計師都可以使用同樣的平臺來進(jìn)行機(jī)器人軟件開發(fā)。機(jī)器人操作系統(tǒng)是為機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計而構(gòu)造的軟件平臺，它使得每一位機(jī)器人設(shè)計師都可以使用同樣的平臺來進(jìn)行機(jī)器人軟件開發(fā)。標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器人操作系統(tǒng)包括硬件抽象、底層設(shè)備控制、常用功能實(shí)現(xiàn)、進(jìn)程間消息以及數(shù)據(jù)包管理等功能，一般而言可分為操作系統(tǒng)層和用戶群貢獻(xiàn)的機(jī)器人實(shí)現(xiàn)不同功能的各種軟件包。我們特邀優(yōu)必選科技軟件平臺技術(shù)專家王嘉晉先生做客【機(jī)器人大講堂】直播間，向大家介紹優(yōu)必選機(jī)器人操作系統(tǒng)ROSA的設(shè)計初衷和目標(biāo)，著重講述ROSA所具備的功能及基礎(chǔ)的模塊架構(gòu)，對比ROSA與ROS，演示如何使用ROSA提供的功能來提高機(jī)器人軟件研發(fā)效率，并由此推導(dǎo)ROSA對軟件開發(fā)者及機(jī)器人硬件廠商的價值，最后展望ROSA未來的研究方向。本期分享要點(diǎn)如下 ROSA的概述與目標(biāo) ROSA的功能 ROSA的價值 ROSA在機(jī)器人上的應(yīng)用 ROSA未來的研究方向以下內(nèi)容根據(jù)王嘉晉先生直播分享實(shí)錄整理 "關(guān)注「leaderobot」微信公眾號，后臺回復(fù)"優(yōu)必選"，即可獲得本次直播完整版PDF及直播回放鏈接" 01 ROSA的概述與目標(biāo) 作為一款機(jī)器人操作系統(tǒng)應(yīng)用框架，ROSA在設(shè)計之初就旨在實(shí)現(xiàn)兩個目標(biāo)：一是面向普通業(yè)務(wù)軟件開發(fā)者提供機(jī)器人能力API，純業(yè)務(wù)軟件開發(fā)者可通過調(diào)用抽象API就可滿足應(yīng)用場景的業(yè)務(wù)開發(fā)；二是面向機(jī)器人硬件廠商提供標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)器人SPI，使硬件廠商在定制自己配置時可以快速實(shí)現(xiàn)自制類SPI。基于此目標(biāo)，ROSA形成了幾大特色，首先是跨軟件平臺，即同時支持Linux和Android平臺；其次是跨硬件平臺，ROSA深度整合優(yōu)必選硬件技術(shù)；其他方面ROSA深度整合優(yōu)必選運(yùn)動控制軟件技術(shù)、終端軟件技術(shù)、云平臺技術(shù)和AI技術(shù)，形成了多種技術(shù)深度融合的集成。 02 ROSA的功能總的來說，ROSA面向開發(fā)者提供了機(jī)器人本體上的SDK，面向機(jī)器人硬件廠商提供了Robot SPI，可快速幫助廠商實(shí)現(xiàn)硬件的驅(qū)動移植和適配硬件服務(wù)的定制。ROSA的功能可概述為五大模塊，即AI模塊、運(yùn)動能力模塊、表現(xiàn)力模塊、云能力模塊和任務(wù)管理模塊，如下圖所示。 AI模塊解決機(jī)器人看世界、聽人話、講人話的事情，包含Vision、ASR、NLP、TTS等由優(yōu)必選研究院做具體實(shí)現(xiàn)，ROSA提供調(diào)用的API。在調(diào)用相應(yīng)的API后會通過跨進(jìn)程的通信直接將請求導(dǎo)入架構(gòu)中的服務(wù)中，針對需要較大模型的API很難在機(jī)器人本體上運(yùn)行，那么此時就需要與優(yōu)必選AI云聯(lián)動。運(yùn)動能力模塊整合了優(yōu)必選研究院的舵機(jī)控制技術(shù)，運(yùn)動規(guī)劃技術(shù)，導(dǎo)航技術(shù)，結(jié)合軟件平臺的軟件協(xié)議及ROS的兼容進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，ROSA提供調(diào)用的API，業(yè)務(wù)軟件開發(fā)者可快速使用API控制機(jī)器人實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)驅(qū)動的機(jī)器人軟件開發(fā)，達(dá)到開箱即用的效果。運(yùn)動能力模塊與AI模塊類似，先是舵機(jī)API等SDK層通過跨進(jìn)程的通信到達(dá)程序架構(gòu)層，其包含了舵機(jī)服務(wù)、動作服務(wù)、移動服務(wù)、導(dǎo)航服務(wù)等，然后通過MCU通信控制模塊與舵機(jī)MCU固件進(jìn)行通信，控制舵機(jī)的運(yùn)動。 ROSA中的導(dǎo)航服務(wù)，涉及到算法和雷達(dá)傳感器數(shù)據(jù)實(shí)際是在ROS中運(yùn)行的，然后再與ROSA中的導(dǎo)航服務(wù)橋接，因此ROSA做到了與ROS的完美兼容。表現(xiàn)力模塊自研的支持多屏輸出的機(jī)器人表情、燈光和舞蹈編排服務(wù)，開發(fā)者可以很簡便的讓機(jī)器人在指定的屏幕上以較高的性能顯示需要的機(jī)器人表情，控制機(jī)器人燈光效果，并結(jié)合音樂、動作和表情給機(jī)器人編排舞蹈。云能力模塊優(yōu)必選軟件平臺團(tuán)隊自研的云服務(wù)，包含了賬號系統(tǒng)、消息通信、遠(yuǎn)程診斷、機(jī)器人自升級、行為分析等基礎(chǔ)云能力組件，讓開發(fā)者可以在機(jī)器人上一站式進(jìn)行云開發(fā)，無需再集成多個第三方的服務(wù)，系統(tǒng)內(nèi)自帶云生態(tài)。其中，遠(yuǎn)程診斷服務(wù)用以控制誰能夠去接觸到機(jī)器人，還能夠?qū)λ男袨檫M(jìn)行審計和記錄，即記錄該賬號所代表的人在機(jī)器人上做了哪些事情等；那么消息通訊服務(wù)是用以解決web頁面或手機(jī)頁面到機(jī)器人間的文件傳輸?shù)取? 而實(shí)際上在機(jī)器人上的所有服務(wù)內(nèi)容都依賴于云平臺，比如通過上報的數(shù)據(jù)，根據(jù)一定的機(jī)器學(xué)習(xí)的算法、數(shù)據(jù)挖掘等方法得到一些有用的行為分析。任務(wù)管理模塊任務(wù)管理模塊是優(yōu)必選軟件團(tuán)隊自研的解決機(jī)器人多任務(wù)多資源沖突的模塊，可非常方便的通過規(guī)則的定義，解決各業(yè)務(wù)沖突時的行為和優(yōu)先級。任務(wù)管理模塊主要依賴于應(yīng)用管理模塊、機(jī)器人資源管理模塊和沖突策略配置模塊。應(yīng)用管理模塊，在系統(tǒng)啟動之初掃描所有的APK，對其行為和依賴的資源進(jìn)行掃描和分析；機(jī)器人資源管理模塊，可管理舵機(jī)資源、表情資源等資源占用情況；當(dāng)不同的應(yīng)用資源有沖突時就需要沖突策略配置模塊進(jìn)行決策。特色功能基礎(chǔ)服務(wù)可簡易定制和服務(wù) 硬件廠商可快速移植或定制一些服務(wù)，其過程的實(shí)現(xiàn)依賴于標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口，可實(shí)現(xiàn)服務(wù)的定制和替換。應(yīng)用管理同樣是在系統(tǒng)啟動之初就掃描所有的應(yīng)用，并分析到應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)的SPI，Router根據(jù)環(huán)境變量的不同將需求引流至對應(yīng)的應(yīng)用，即由應(yīng)用管理來控制啟動什么樣的基礎(chǔ)服務(wù)。 ROSA的多板卡分布式支持 ROSA依靠在板卡上運(yùn)行子系統(tǒng)并在各子系統(tǒng)間建立分布式通信，來支持多板卡的ROSA分布式運(yùn)行，并對分布式進(jìn)行抽象，運(yùn)行于ROSA之上的業(yè)務(wù)app如同運(yùn)行于一塊板卡之上，完全可以不考慮硬件上有幾個板卡的事情。 ROSA和ROS的比較 ROSA與ROS相比，共同點(diǎn)就是都可以兼容Linux，但是對于Android來說，ROS就不能做到完全兼容了。其他的方面，針對機(jī)器人能力API、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的SPA、是否支持OTA升級、是否支持大數(shù)據(jù)、是否支持廣域網(wǎng)即時通信、是否支持機(jī)器人遠(yuǎn)程診斷以及是否具備提供傳輸加密存儲加密組件等，ROSA都可以兼容，但ROS不具備。總的來說，ROSA是在ROS的功能基礎(chǔ)之上又拓展了許多新的功能。 03 ROSA的價值 ROSA的價值主要體現(xiàn)在開發(fā)者和機(jī)器人硬件廠商兩個角色，可以讓開發(fā)者專注于純軟件開發(fā)，讓機(jī)器人硬件產(chǎn)商專注硬件定制，無需考慮軟件業(yè)務(wù)層面的事情。 04 ROSA在機(jī)器人Walker上的應(yīng)用 ROSA在優(yōu)必選產(chǎn)品Walker上的應(yīng)用 ASR、TTS、動作、表情的調(diào)用：結(jié)合云、導(dǎo)航、運(yùn)動規(guī)劃的業(yè)務(wù)： ROSA的云特色功能展示——機(jī)器人遠(yuǎn)程診斷功能 ROSA的云特色功能展示——機(jī)器人即時通信功能 05 ROSA未來的研究方向開發(fā)工具集基于ROSA框架開發(fā)更多的開發(fā)工具集，讓開發(fā)者能夠快速簡單方便易用的使用ROSA，如模擬器、編譯系統(tǒng)等。應(yīng)用5G 未來考慮如何更好利用5G通信。支持圖形編程考慮到需求，未來支持圖形編程，讓普通人通過簡單的圖形拖動就可實(shí)現(xiàn)任務(wù)的規(guī)劃和定制。任務(wù)調(diào)度中心基于ROSA云平臺對每個機(jī)器人進(jìn)行狀態(tài)進(jìn)行管理。打包芯片方案 ROSA未來可以打包一些成熟的芯片方案。音視頻傳輸通過音視頻傳輸實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的緊急故障排除和監(jiān)控；多機(jī)器人協(xié)同具備不同能力的機(jī)器人共同做一件事。責(zé)任編輯：xj 原文標(biāo)題：優(yōu)必選機(jī)器人操作系統(tǒng)ROSA研發(fā)與應(yīng)用 | 優(yōu)必選科技軟件平臺技術(shù)專家王嘉晉【附PPT】文章出處：【微信公眾號：機(jī)器人大講堂】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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巨人網(wǎng)絡(luò)通訊聲明：本文標(biāo)題《優(yōu)必選機(jī)器人操作系統(tǒng)ROSA研發(fā)與應(yīng)用，以及未來》，本文關(guān)鍵詞優(yōu)必,選,機(jī)器人,操作系統(tǒng),；如發(fā)現(xiàn)本文內(nèi)容存在版權(quán)問題，煩請?zhí)峁┫嚓P(guān)信息告之我們，我們將及時溝通與處理。本站內(nèi)容系統(tǒng)采集于網(wǎng)絡(luò)，涉及言論、版權(quán)與本站無關(guān)。