[发明专利]一种CloudROS云机器人架构

说明书

本发明涉及云机器人架构领域，尤其涉及一种CloudROS云机器人架构。本发明架构基于ROS搭建，云服务端的服务均以ROS节点方式运行，本地和云服务端建立ROS话题形式的数据通信。用户和机器人通过网络按需访问云服务端的服务。相比于其他已有的云服务架构，该架构最大的特点是云服务端不配置独立运行的ROS网络，即云服务端不设置ROS节点管理器，云服务端的ROS服务节点需要注册到本地的ROS网络中。同时该架构中实现了动态网络变化中云服务质量监控调节机制。本发明对于系统中的节点方便进行统一管理。云端和本地的数据格式保持一致。实现服务的隔离，启动更加快速，占用资源少，管理更加简便。

技术领域

本发明涉及云机器人架构领域，尤其涉及一种CloudROS云机器人架构。

背景技术

传统机器人在处理数据计算量很大的任务时，会暴露出执行速度慢、处理精度低、资源占用率高等问题。以SLAM为例，该任务是典型的计算密集型任务，如果单靠机器人自身的机载计算能力，根本无法有效地完成任务处理。而要实现机器人有效处理计算密集型的任务，必须依托于强有力的操作系统来充当机器人的大脑角色，但是这些升级本地硬件条件会不可避免地带来成本提高的问题。云机器人的目的就是卸载数据密集型的任务到云端，从而释放本地的运行压力。云机器人架构的设计需要考虑多个方面，包括云服务的部署形式，云服务的服务接口，本地和云服务的数据通信，云服务调度和云服务隔离，以及云服务系统运行时对云服务质量的监控等。依据上述设计规则，多个云架构方案被提出，包括新加坡研究人员提出的Davinci，欧洲科学家提出的Rapyuta，以及国内研究人员搭建的cloudroid等。这些架构都实现了卸载机器人计算的目的，但是这些架构也都存在一些问题，比如架构搭建困难，服务调度机制复杂或者系统的自动性差。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种CloudROS云机器人架构。

本发明所采用的技术方案：

本发明架构基于ROS搭建，云服务端的服务均以ROS节点方式运行，本地和云服务端建立ROS话题形式的数据通信。整个系统符合C/S架构，云服务端向用户和机器人暴露网络服务接口。用户和机器人通过网络按需访问云服务端的服务。相比于其他已有的云服务架构，该架构最大的特点是云服务端不配置独立运行的ROS网络，即云服务端不设置ROS节点管理器，云服务端的ROS服务节点需要注册到本地的ROS网络中。同时该架构中实现了动态网络变化中云服务质量监控调节机制。

一种CloudROS云机器人架构，包括云服务端、云服务接口、机器人端和用户监控端。机器人端和用户监控端分别通过云服务接口与云服务端互联。

所述的云服务接口是云服务端的服务对外提供的接口形式。云服务接口符合RESTAPI规范，并支持多进程管理，满足多机器人的并发请求。云服务端的服务由云服务URI唯一标识，云服务URI由固定字段和参数字段组成，固定字段描述了云服务主机的信息，参数字段描述云服务请求的参数。

部署在云服务端的服务均由一组ROS节点构成，所以丰富的ROS工具包或者经过包装后符合ROS节点形式的工具包均可部署在云服务端。

所述的云服务端包括云服务管理器、身份验证模块、服务查询模块、状态查询模块、ROS网络配置模块、脚本执行模块和应用模块；云服务管理器分别与身份验证模块、服务查询模块和状态查询模块连接，负责具体服务请求的调度；身份验证模块、服务查询模块和状态查询模块依次连接，完成机器人和用户的身份验证、请求的服务的查询以及请求的服务的运行状态；身份验证模块、服务查询模块和状态查询模块用于预处理阶段；预处理阶段完成后传递给请求处理阶段；

ROS网络配置模块和脚本执行模块用于请求处理阶段；ROS网络配置模块和脚本执行模块互联，ROS网络配置模块用于实现云服务端ROS环境变量的配置，实现服务节点向本地ROS网络的注册，脚本执行模块利用脚本文件实现应用模块中服务节点的启动和停止。脚本执行模块与应用模块互联，调取应用模块内的功能，实现脚本处理服务。