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Il fondamento della piattaforma di Cloud Robotics: Robotics Operating System

Ludovico Russo

lettura in 3 minuti

La base tecnologica su cui si basa la piattaforma di cloud robotics è ROS (Robotic Operating System). ROS è un framework software open source che permette lo sviluppo e la programmazione di robot. Fornisce le stesse funzioni di un sistema operativo come: astrazione dell'hardware, controllo dei dispositivi tramite driver, comunicazione tra processi, gestione delle applicazioni e altre funzioni di uso comune. Si presta particolarmente bene alle nostre esigenze legate all'internet delle cose poichè è un sistema distribuito, il che significa che diversi programmi sono distribuiti su robot differenti e comunicano tutti tramite la piattaforma.

Inoltre è particolarmente interessante perchè è utilizzato da tutti i principali sviluppatori software al mondo (sia accademici che industriali) come ad esempio Google, Stanford, ETH, MIT ecc.. Tant'è che è diventato lo standard de fact0. Di conseguenza ha un enorme community molto competente pronta a risolvere problemi e bachi ad ogni momento e lo sviluppo di codice open source rende la comunità molto attiva.

Iniziamo a vedere come funziona!

Un’applicazione ROS è una rete di processi che scambiano dati in una rete di comunicazione composta da macchine diverse (gli oggetti dell'Internet dell cose o i robot).

  • Nodo: un singolo processo (programma in esecuzione) all‚Äôinterno della rete ROS
  • Messaggio: struttura dati con cui usata per lo scambio di informazioni. Un messaggio pu√≤ essere di diversi formati sia standard che custom. Ad esempio un messaggio che contiene un semplice intero sar√† fatto cos√¨ { int32 x }
  • Topic: canale all‚Äôinterno del quale due o pi√Ļ nodi si scambiano messaggi. Immaginate un topic come un canale di comunicazione dove i messaggi vengono trasmessi. Ogni topic usa il carattere slash prima del nome del topic (/nome_del_topic) ad esempio /chatter il topic dove due nodi si scambiano un semplice messaggio {String s}. La caratteristica importante e la potenzialit√† dei topic √® che qualunque nodo pu√≤ ascoltare (subscribe) o inviare messaggi (publish) sullo stesso topic in modo asincrono.

Nell'immagine sopra un esempio di comunicazione tra nodi attraverso i diversi topic. I nodi sono le figure ovali e i topic le frecce. Rivediamo ora meglio i vari attori in piattaforma!

Effettuate l'accesso alla piattaforma

Andate sul sito di Hotblack Robotics (http://hotblackrobotics.github.io/) ed entrate nella piattaforma http://hotblackrobotics.github.io/login?next=%2Fcloud%2F. Inserite le vostre credenziali e siete in cloud!

La parte relativa la spiegazione di ROS la trovate nel men√Ļ in alto a sinistra sotto la voce "ROS".

Nodi

Un nodo è un processo (un programma in esecuzione) all’interno della rete ROS che esegue calcoli.

  • Ogni nodo √® identificato da un nome unico nella rete
  • I nodi si scambiano messaggi per interagire tra loro tramite i topic
  • Ad ogni nodo √® associato un compito. Due categorie
    • Driver (controlla un sensore o attuatore
    • Elaborazione (esegue calcoli)

In piattaforma trovate sempre sotto la voce "ROS" (http://hotblackrobotics.github.io/cloud/webgui/console) sotto la voce "Nodes List" la lista dei nodi attivi.

Topic

I topic sono i canali attraverso i quali i nodi comunicano nella rete.

  • Ogni topic √® identificato da un nome unico
  • Un nodo che invia dati su un topic √® detto publisher
  • Un nodo che riceve dati su un topic √® detto subscriber

Sotto alla sezione "Nodes List" trovate la lista dei topic ("Topics List").

I messaggi

I messaggi sono i tipi di dati che vengono inviati attraverso il topic

  • Informano i nodi su come interpretare i bites scambiati nei topic
  • Ad ogni topic √® associato un messaggio specifico
  • Possono essere tipi semplici (int, float, bool) o strutture dati

Namespace

Per distinguere nodi e topic con lo stesso nome si usano i namespace.

  • Prefisso da applicare ai topic e nodi
  • Definiscono una sottorete della rete ROS
  • Utili per distinguere lo stesso nodo/topic riferito a macchine diverse ma con la stessa funzione

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