СодержаниеСодержание
Содержание 2
1. Введение 3
1.1. Глоссарий 3
1.2. Описание предметной области 3
1.3. Неформальная постановка задачи 4
1.4. Обзор существующих программных платформ 4
1.4.1. Player/Stage/Gazebo 4
1.4.2. CARMEN (Carnegie Mellon Robot Navigation Toolkit) 6
1.4.3. Microsoft Robotics Studio 7
1.4.4. Вывод 9
1.5. План работ 10
2. Архитектура системы 10
3. Функциональные требования 11
Заключение 11
Список литературы 12Введение1. Введение
1.1. Глоссарий
АНПА – автономный необитаемый подводный аппарат.
Маршаллинг - кодирование/декодирование данных для передачи по сети и между про-цессами.
Политика лицензирования GNU GPL – предоставляет пользователю права копировать, модифицировать и распространять (в том числе на коммерческой основе) программы, а так-же гарантировать, что и пользователи всех производных программ получат вышеперечис-ленные права.
Политика лицензирования GNU LGPL – позволяет связывание разрабатываемой биб-лиотеки или программы с программой под любой лицензией, несовместимой с GNU GPL.
1.2. Описание предметной области
Институт проблем морских технологий ДВО РАН входит в перечень самых передовых разработчиков автономных необитаемых подводных аппаратов в мире. Наряду с фундамен-тальными теоретическими исследованиями, направленными на решение принципиальных задач подводной робототехники, в ИПМТ проводятся экспериментальные работы по созда-нию необитаемых подводных аппаратов, предназначенных для использования в народном хозяйстве. Коллективом ученых и инженеров института разработано и испытано на глуби-нах до 6000 метров более десяти типов АНПА. Эти аппараты способны, без участия челове-ка, исследовать морское дно, осуществлять съемку рельефа, искать и обследовать затонув-шие объекты, проводить измерения параметров среды.
Применяемая на сегодняшний день технология управления АНПА устарела, имеется ряд причин препятствующих дальнейшему развитию существующей системы. Основными являются две:
• Общая область памяти для обмена данными между процессами.
• Отсутствие событийно-управляемой модели.
Ввиду постоянно увеличивающихся требований к функциональности роботов, услож-няется и установленное на них оборудование, отсюда следует и усложнение программного обеспечения, следовательно, от системы требуется возможность легкого пополнения функ-циональности системы управления. Именно поэтому было принято решение о разработке прототипа управления АНПА на базе существующей и реально используемой программной платформы. В рамках данной работы будет рассматриваться часть этой задачи.
1.3. Неформальная постановка задачи
В рамках данной работы необходимо разработать набор средств для управления АНПА, для чего нужно произвести обзор применяемых в мире программных платформ и технологий для управления роботами и выбрать наиболее подходящую платформу. Для выбранной сис-темы разработать набор драйверов, для необходимых устройств (эхолокационная система, датчик глубины, датчики курса, дифферента, движители АНПА и т. д.).
Также необходимо разработать ядро системы управления, обеспечивающее прием ко-манд управления от программы-задания АНПА и преобразование их в соответствующий на-бор команд для драйверов устройств. Помимо этого, требуется наличие визуализатора дви-жения робота, необходимо либо разработать его, либо адаптировать существующий.
1.4. Обзор существующих программных платформ
В рамках данной работы был рассмотрен ряд программных платформ, функционирую-щих непосредственно на борту аппарата и решающих задачу координации взаимодействия между различными программными модулями и оборудованием робота.
1.4.1. Player/Stage/Gazebo
Общее описание
Player [1] представляет собой проект по созданию программного обеспечения для ис-следований в области робототехники и сенсорных систем. Этот проект, обычно, представля-ется связкой из трех компонент ¬– это Player (аппаратный сервер), Stage и Gazebo (симулято-ры роботов). Player является, пожалуй, наиболее широко применяемым в мире интерфейсом программирования роботов.
Политика лицензирования: GPL – для среды, LGPL – для клиентских библиотек.
Состав
Player (аппаратный сервер) предоставляет сетевой интерфейс к различному оборудова-нию робота. Клиент-серверная модель позволяет разрабатывать управляющие программы на любом языке программирования и выполнять их на любом компьютере, подключенном по сети к роботу.
Stage (2d симулятор) симулирует работу группировки роботов в двухмерной среде. Устройства Stage поддерживают стандартные интерфейсы Player, что позволяет с минималь-ными затратами переключаться между режимом использования реального оборудования и симуляцией. Рассчитан на большие группировки роботов (сотни единиц).
Gazebo (3d симулятор) также как и Stage симулирует работу группировки роботов, но в трехмерной среде. Генерирует данные от сенсоров, а также рассчитывает физические взаи-модействия между симулируемыми объектами (включает довольно точную симуляцию фи-зики твердых тел). Рассчитан на небольшие группировки роботов (десятки единиц).
Обзор архитектуры
Сервер. Основной компонент системы сервер player, обрабатывает запросы клиент-ских программ через tcp соединение с использованиЛитератураСписок литературы
[1] Brian Gerkey. The Player Robot Device Interface, 2005, http://playerstage.sourceforge.net/
[2] Carmen Robot Navigation Toolkit, © CARMEN-Team, http://carmen.sourceforge.net/
[3] Reid Simmons, Dale James. Inter-Process Communication, http://www.cs.cmu.edu/afs/cs/project/TCA/ftp/IPC_Manual.pdf
[4] Microsoft Robotics Developer Studio, 2008 © Microsoft Corporation, http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/bb483024.aspx
|
|
