[发明专利]基于ROS代码元信息的机器人软件架构实时模拟方法及装置

说明书

本发明公布了一种基于ROS代码元信息的机器人软件架构实时模拟方法及装置，包括步骤：从机器人软件获取至少一个roslaunch配置文件，解析节点信息，所述节点信息包括：节点名称；从文件系统中找到与节点名称对应的可执行文件，生成静态机器人软件架构；根据配置文件启动节点；根据配置文件中的参数与节点信息运行ROS应用程序，生成ROS计算图；从ROS计算图中提取计算图级元信息，包括服务与话题；生成节点、服务与话题之间的联系，生成动态机器人软件架构；结合静态机器人软件架构和动态机器人软件架构模拟出机器人软件架构。本发明可以获取更完整的ROS代码元信息，进而极大程度上改进机器人软件架构的模拟效果，降低开发者负担，减少开发周期。

技术领域

本发明提供一种机器人软件架构实时模拟方法，具体涉及基于ROS代码元信息的机器人软件架构实时模拟方法。

背景技术

机器人应用覆盖范围广、场景复杂，其开发往往受到具体生成环境影响，需要针对现场环境对软件架构作有针对性的修改。而通常受成本限制，机器人应用开发者无法在所有环境中测试自己开发的机器人应用，因此通过软件来模拟机器人软件架构就显得尤为重要。

同时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。

ROS是专为机器人软件开发所设计出来的一套架构。它是一个开源的元级操作系统(后操作系统)，提供类似于操作系统的服务，包括硬件抽象描述、底层驱动程序管理、共用功能的执行、程序间消息传递、程序发行包管理，它也提供一些工具和库用于获取、建立、编写和执行多机融合的程序。

要模拟机器人软件架构就需要获取ROS代码的更多元信息。一个典型的ROS应用的元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。但是这种查阅静态文件的方式对于开发者有很高的要求，耗时且易出错，需要开发者对自己的代码及第三方代码都十分熟悉。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于ROS代码元信息的机器人软件架构实时模拟方法，用以实时模拟机器人软件架构。

本发明的技术方案如下：一种基于ROS代码元信息的机器人软件架构实时模拟方法，包括以下步骤：

从机器人软件获取至少一个roslaunch配置文件，解析节点信息，所述节点信息包括：节点名称；

从文件系统中找到与节点名称对应的可执行文件，生成静态机器人软件架构；

根据所述配置文件启动节点；