[发明专利]一种基于ROS计算图的机器人通信架构自动生成方法及装置

说明书

本发明公布了一种基于ROS计算图的机器人通信架构自动生成方法及装置，ROS应用程序由多个节点组成，节点以点对点方式与主节点通信；ROS配置文件解析器模块从ROS包的文件系统中获取roslaunch配置文件，并根据配置文件中的参数与结构信息运行ROS应用程序，生成ROS计算图，在运行ROS应用程序的同时将所述节点的配置信息传递给ROS通信架构生成器；ROS通信架构生成器模块读取由ROS配置文件解析器生成的配置信息和ROS计算图，从而生成节点与话题、服务之间的联系，从而生成机器人通信架构。本发明通过动态分析运行时ROS计算图，从而提取缺少的主题和服务信息，可以最大程度模拟运行环境，生成节点与话题、服务之间的联系，从而生成机器人通信架构。

技术领域

本发明提供一种机器人通信架构自动生成方法，具体涉及基于ROS计算图的机器人通信架构自动生成方法。

背景技术

由于机器人的规格和应用场景十分宽泛且在不停变化，因而为机器人编写通用的软件并不容易。同时，不同的机器人会有完全不同的硬件，因此提高机器人软件的代码复用率也十分困难。除此之外，机器人软件必须包括从底层的驱动程序、逻辑抽象到具体应用的所有层次，这远超单一开发者的开发能力。

因此，机器人技术研究者设计了许多框架来管理机器人软件，因而诞生了许多机器人软件系统用于学术研究和产业界。机器人领域的问题非常宽泛，单一解决方案无法应对所有问题，每种框架都为达到某一特定目的而设计。

ROS(Robotic Operating System，下文简称“ROS”)也是这些框架其中之一。ROS最初是斯坦福人工智能实验室为了支持斯坦福智能机器人STAIR而建立的交换庭(switchyard)项目，设计来解决开发大规模服务机器人应用的问题。但最终的框架在其它机器人领域也有通用性。它提供一系列程序库和工具以帮助软件开发者创建机器人应用软件。它提供了硬件抽象、设备驱动、函数库、可视化工具、消息传递和软件包管理等诸多功能。ROS遵循BSD开源许可协议。其开源许可证和活跃的社区使其在许多机器人领域得到了广泛采用。

近年来随着机器人应用的日益发展与普及，有越来越多的机器人应用开发者及技术研究者开始关注ROS，同时针对机器人开源代码库即ROS包信息获取方式方面存在的一些问题展开研究。

获得关于ROS包更多的信息，可以帮助机器人开源代码库提供更好的搜索与分类功能。一个ROS包的信息可以分为两个层级，文件系统级别和计算图级别。目前已有的机器人开源代码库只提供了对ROS包进行了静态分析后的信息，但是ROS灵活的框架导致ROS程序的计算图级别信息无法使用静态分析获取。

ROS的计算图级别信息相较于文件系统级别信息则不那么容易获取。这些信息通常是ROS程序根据运行时环境及参数动态生成。在不运行节点的情况下，要想获取它们的元信息，只能查阅文档或直接查看源代码。这些导致无法生成机器人的通信架构。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于ROS计算图的机器人通信架构自动生成方法，用以自动生成机器人通信架构。

本发明所述的技术方案如下：

一种基于ROS计算图的机器人通信架构自动生成方法，包括以下步骤：

ROS应用程序由多个节点组成，包括至少一个主节点；所述节点以点对点方式与所述主节点通信，所述节点之间的通信形式包括服务和话题；

ROS配置文件解析器模块从ROS包的文件系统中获取roslaunch配置文件，并根据配置文件中的参数与结构信息运行ROS应用程序，生成ROS计算图，在运行ROS应用程序的同时将所述节点的配置信息传递给ROS通信架构生成器；

ROS通信架构生成器模块读取由ROS配置文件解析器生成的配置信息和ROS计算图，从而生成节点与话题、服务之间的联系，从而生成机器人通信架构。