Robot Operating System là gì? Kiến thức cần biết về hệ điều hành robot

Share

Bạn đang muốn tìm hiểu về Robot Operating System là gì? Lợi ích và tổ chức chung của Robot Operating System như thế nào? Cùng bài viết này đi tìm hiểu kiến thức bổ ích về hệ điều hành Robot nhé!

I. Hiểu chính xác Robot Operating System là gì?

Bạn có biết Robot Operating System là gì hay không? Robot Operating System hay còn được viết tắt thành ROS là một thuật ngữ được sử dụng để chỉ hệ điều hành dành cho Robot. Bạn cũng có thể hiểu nó như một hệ điều hành trên điện thoại hay trên PC thông thường mà các bạn vẫn dùng hàng ngày. Tuy nhiên, Robot Operating System là hệ điều hành đầy đủ dành cho đối tượng ở đây là Robot dịch vụ.

Trên thị thực tế thì Robot Operating System là một hệ điều hành meta, tức là nó nằm giữa một hệ điều hành và một phần mềm trung gian nào đó. ROS không chỉ cung cấp các dịch vụ hệ điều hành tiêu chuẩn như quản lý tranh chấp, trừu tượng hóa phần cứng, quản lý quy trình. Mà nó còn cung cấp các chức năng cao cấp hơn, các chức năng cao cấp này gồm các cuộc gọi đồng bộ, không đồng bộ, hệ thống cấu hình Robot, cơ sở dữ liệu tập trung,..

he-dieu-hanh-dieu-khien-robot-anh-01

II. Robot Operating System và những lợi ích hấp dẫn từ nó

Trước khi có hệ điều hành Robot – Robot Operating System, hầu hết các nhà thiết kế Robot, cũng như các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực này phải bỏ nhiều thời gian để thực hiện việc thiết kế phần mềm nhúng trong Robot và phần cứng. Để thực hiện được nó, đòi hỏi phải có những kỹ năng như kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật lập trình, và kỹ thuật về điện tử.

Các phương trình khi được tạo ra sẽ có cách thức hoạt động gần giống với lập trình nhúng, chúng tương tự với điện tử, nhưng so với Robot theo nghĩa nghiêm ngặt hơn rất nhiều và ngày nay các bạn thường gặp nhiều trong sản xuất và chế tạo Robot dịch vụ. Các chương trình nhúng này được liên kết chặt chẽ với các phần cứng cơ bản trong quá trình sử dụng.

Để tránh liên tục phát minh lại các bánh xe, cũng như cung cấp bộ chức năng được tiêu chuẩn hóa giúp thực hiện trừu tượng hóa phần cực khiến cho ý tưởng của Robot Operating System được hình thành. Nó giống như hệ điều hành thông thường trên máy tính.

robot-operating-system-he-dieu-hanh-dieu-khien-robot-anh-02

Khi nói đến lợi ích của Robot Operating System, các bạn phải nắm được đó chính là sự kết hợp chuyên môn từ các ngành khác nhau. Trên thực tế, lập trình Robot và thiết kế có nghĩa dễ hiểu là thực hiện việc quản lý phần cứng bằng cách viết ra các trình điều khiển; quản lý bộ nhớ và các quy trình thực hiện; quản lý đồng thời, song song hoặc hợp nhất các dữ liệu với nhau; cung cấp các thuật toán để sử dụng trí tuệ nhân tạo một cách hiệu quả.

Xem thêm: Robot dọn vệ sinh công nghiệp đang cải tiến việc dọn dẹp như thế nào?

III. Tổ chức chung của Robot Operating System là gì?

Khi tìm hiểu về Robot Operating System các bạn phải nắm được tổ chức chung của nó. Theo triết lý của ROS, có thể tóm tắt lại thành 5 nguyên tắc chính trong tổ chức chung của hệ điều hành Robot như sau:

1. Nguyên tắc ngang hàng

Đầu tiên đó chính là nguyên tắc ngang hàng. Một Robot được thiết kế thực sự rất phức tạp bởi nó bao gồm một số máy tính hoặc bo mạch trên bo mạch để kết nối với nhau thông qua ethernet, cộng thêm với đố nhiều nhiều vụ tính toán chuyên sâu được sử dụng với máy tính bên ngoài. Điều này khiến thiết kế phải thực hiện theo nguyên tắc ngang hàng, sử dụng nguyên tắc này cho phép việc ghép nối với hệ thống tra cứu và hệ thống đệm dễ dàng hơn. Nó cũng cho phép mỗi thành phần của hệ thống đối thoại trực tiếp với bất kỳ hệ thống nào khác, tiến hành đồng bộ và không đồng bộ khi có yêu cầu đặt ra.

2. Nguyên tắc đa ngôn ngữ

Robot Operating System là ngôn ngữ có tính trung lập, điều này cho phép các bạn sử dụng có thể lập trình bằng nhiều ngôn ngữ khác nhau. Đặc tả của hệ điều hành Robot hoạt động nằm ở lớp nhắn tin. Trong XML-RPC, các kết nối ngang hàng được đàm phán, tồn tại trong một số lượng lớn các ngôn ngữ lập trình. Trong trường hợp hỗ trợ một ngôn ngữ mới như ngôn ngữ lập trình C++, nó sẽ được bọc lại hoặc các lớp được viết cho phép chúng tạo ra các thông điệp nhằm thông báo mô tả bằng ngôn ngữ định nghĩa giao diện – IDL.

he-dieu-hanh-dieu-khien-robot-anh-03

3. Dựa trên công cụ hay còn gọi là microkernel

Để thay thế cho môi trường thời gian chạy nguyên khối, Robot Operating System đã áp dụng thiết kế vi hạt và sử dụng một lượng lớn các công cụ nhỏ để chạy và xây dựng các thành phần khác nhau. Bạn có thể dễ dàng học cách sử dụng một lệnh bất  kỳ để điều khiển các thao tác thông qua các nút và thông báo bằng những hướng dẫn của Robot Operating System cực chi tiết.

Mỗi lệnh được thực hiện trong thực tế là một thực thi, điều này khiến nó không bị ảnh hưởng bởi hệ thống khác. Từ đó Robot Operating System trở thành một hệ thống linh hoạt và mạnh mẽ hơn là một hệ thống dựa trên môi trường thời gian chạy tập trung.

4. Thin – Gầy

Hệ điều hành Robot khi muốn chống lại sự phát triển của các thuật toán bị vướng vào với mức độ lớn hơn hoặc thấp hơn khiến nó khó có thể sử dụng lại về sau. Chính vì vậy, các nhà phát triển Robot Operating System dự định xây dựng nên các trình điều khiển và các thuật toán khác nhau được chứa trong các tệp thực thi mang tính độc lập. Điều này sẽ giúp chúng có khả năng tái sử dụng lên mức tối đa và đặc biệt là giảm kích thước của nó xuống.

Đây là phương pháp cho phép Robot Operating System dễ dàng sử dụng hơn, sự phức tạp được chia trong các thư viện. Việc sắp xếp cũng tạo ra điều kiện cho thử nghiệm đơn vị và cuối cùng  là hệ điều hành Robot sử dụng mã gồm thuật toán và trình điều khiển từ các dự án nguồn mở khác nhau như: Trình mô phòng dự án Stage hoặc Player, thuật toán lập kế hoạch từ OpenRave, thư viện xử lý hình ảnh và tâm nhìn nhân tạo từ OpenCV,…

5. Sử dụng mã nguồn mở và miễn phí

Robot Operating System sử dụng mã nguồn mở bởi công ty Willow Garage phát triển nó với cả phần mềm với ROS, phần cứng với Robot PR2 và TurtleBot của họ. Chình vì vậy, khi sử dụng mã nguồn mở thì việc nghiên cứu để được đẩy nhanh hơn bằng cách cung cấp các phần mềm vững chắc và có sở phần cứng. Không chỉ có mã nguồn mở, Robot Operating System còn hoàn toàn miễn phí đó nhé!

Tuy nhiên, bạn cần lưu ý kiến trúc được chọn luôn phải có sự phù hợp với lựa chọn đó của bạn. Thông qua việc sử dụng liên lạc giữa các quá trình với nhau bằng Robot Operating System truyền dữ liệu giữa các mô đun. Do đó, các mô đun sẽ không nhất thiết phải liên kết trong một quy trình duy nhất mà có thể sử dụng các giấy phép khác nhau để hoạt động.

Xem thêm về: Robot tự hành là gì? Ưu điểm và nhược điểm của robot tự hành

IV. Chia sẻ về một số hệ điều hành đa năng khác cho Robot

Trên thị trường hiện nay, có một số hệ điều hành hoặc phần mềm trung gian dành cho Robot đáng chú ý như:

  • Hệ thống đa nền tảng Microsoft Robotics Developer Studio, tương thích với Windows và sử dụng ngôn ngữ .NET để lập trình.
  • Hệ thống Robot mã nguồn mở NAOQi, sử dụng ngôn ngữ Python hoặc C++ để lập trình.
  • Nền tảng đa nền tảng với nguồn mở URBI, sử dụng ngôn ngữ kịch bản lệnh riêng URBIScript để lập trình, ngoài ra cũng có thể sử dụng ngôn ngữ C++.

Robot-Operating-System-he-dieu-hanh-dieu-khien-robot-anh-04

Như vậy, bài chia sẻ trong bài viết này không chỉ giúp bạn hiểu Robot Operating System là gì? Mà còn lại những kiến thức về lợi ích của Robot Operating System, tổ chức chung của nó. Không chỉ có vậy, bạn còn bỏ túi thông tin về một số hệ điều hành đa năng khác dành cho Robot hiện nay được ứng dụng. Hy vọng với thông tin hữu ích này sẽ giúp bạn hiểu rõ và hiểu đúng về hệ điều hành Robot nhé!

UNIDUC – KIẾN TẠO NHÀ MÁY SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG

Zalo Chat
Gọi Điện Thoại