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并联分拣机器人,基于Micro-ROS的机器人控制MCU
时间:2022-10-28 来源:未知 点击: 864次
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电子发烧友网报导(文/李宁远)关于熟悉机器人利用的阅读者,ROS想必定是不容易目生的。ROS可以说是今朝机器人相干开源社区最盛行的项目。每一种范例的机器人皆需求以硬件的实际情况编写相符用户需求的功效,起先代码的复用率很低,大大拦阻了机器人的生长。

ROS即是为机械人在研发的过程中的代码复用给予撑持的开源框架,大批的机械人开源项目,由感知到节制、由定位到构图、由导航到可视化,险些皆利用ROS作为基础。

Micro-ROS从何而来?

Micro-ROS事实上是由ROS2优化而来的轻量级ROS体系,适用于正在种种机器人使用中正在MCU上实现第二代机器人操作体系ROS2,经由过程利用通用框架,它能够实现取传统机器人、物联网传感器和设备的互操作性。ROS2基于ROS升级而来,如果说ROS为机器人研讨和机器人原型开辟供应了精良⽣态的话,那末ROS2便是⽤于机器人摆设环境的开辟架构和相应的东西链。

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传统机器人ROS实质上是依旧停留正在MCU鸿沟的,再经过串行协定大概旧版ROS中的东西取MCU集成正在一起。Micro-ROS则许可正在硬件级别四周运转ROS2节点,全部硬件外设都可适用于该应用程序,进而使其可以直接取初级总线体系开展交互,亦取传感器和执行器接口互通。

ROS2办理了ROS正在许多层面上没法知足的性能升级的短板,诸如:实时性、对MCU的支撑、网络通信的依附水平、多机器人的支撑等等。原生的ROS实在只支撑单个机器人,关于多机器人的支撑是缺乏的,并且大型机器人项目标构建、开辟和摆设这一些需求ROS渐渐不可以知足。实时性、安全性、嵌⼊式移植等方面,正在工业范畴还让经常没法婚配某系性能的规定。

Micro-ROS正在处理了多机器人撑持、非抱负网络环境撑持、实时体系撑持以外,最主要的便是对MCU直接的撑持。Micro-ROS将不再停留正在MCU的鸿沟经过串行协定集成。ROS2采⽤RTSP(Real-TimePublish-Subscribe)协定的DDS作为中间层,DDS作为⼀种⽤于实时和嵌⼊式体系宣布-定阅式通信的⼯业尺度,正在体系容错和灵活性上会加倍完善。Micro-ROS与此同时能够使用其中间件可插拔性来运用针对MCU进行了优化的DDS-XRCE。

基于Micro-ROS的机器人操纵MCU

Micro-ROS旨在将ROS2引入普遍的微操纵器,重要方针便是中档32位微操纵器系列。一般来说,Micro-ROS需求具有几万字节RAM内存的MCU和可以实现Micro-ROS客户端到署理通信的通信外围设备。Micro-ROS支撑的硬件现阶段分为官方支撑的板和社区板。这里挑一些官方支撑的Micro-ROS机器人本体操纵MCU。

瑞萨RA6M5Micro-ROS

瑞萨电子取Micro-ROS框架供应商eProsima协作,开发了基于RA6M5的ROS机器人本体操纵器,将Micro-ROS完整集成到了EKRA6M5MCU中。该体系可以基于ROS操纵多个伺服体系。

32位的RA6M5MCU是高性能ArmCortex-M33内核,521KB内存,闪存高达2MB。集成了能够适用于正在ROS节点之间开展Pub/Sub信息通报的通信接口,能够经过单线UART和RS-485操纵多个伺服系统。该官方板支撑的实时操作系统为FreeRTOS、ThreadX和裸机。

乐鑫ESP32Micro-ROS

Xtensa双核32位LX6微处理器,最高240MHz,520KB的内存和高达4MB的闪存,正在外设撑持上是官方板中最多的,以太网MAC、Wi-Fi802.11b/g/n、蓝牙BR/EDR、BLE、SPI、I2C、I2S、UART、SDIO、CAN、GPIO、ADC/DAC、PWM全数掩盖。对实时操作系统的撑持现在仅撑持运用最遍及的FreeRTOS。

STM32L4Micro-ROS

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ARMCortex-M4的内核,128KB的内存,1MB的闪存,相称的质朴无华。但正在机器人使用外设的集成上很亮眼,温湿度传感器、3轴IMU、ToF传感器等等。正在社区自制的Micro-ROS板上,ST的32位MCU仍然是最普遍的,呈压倒性上风。

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Micro-ROS运用在MCU上的内存限定

正在Micro-ROS取硬件结合上,另有一个题目,即正在嵌入式平台中运转Micro-ROS的最大的制约来自于内存的限定。因为Micro-ROS中的内存使用是一个很庞杂的题目,所以若何调解Micro-ROS中间件的内存耗损是对照辣手的。

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由于Micro-ROS的方针是MCU这一类内存资源低的设备。优先运用静态内存而是不是动态内存,并优化应用程序的内存占用是一个较为可行的设施。上面我们还提到了,Micro-ROS与此同时能够操纵其中间件可插拔性来运用针对MCU进行了优化的DDS-XRCE。

Micro-ROS的中间件通常被描述成“资源非常受限但非常灵动”,为了取Micro-ROS仓库中的ROS中间件接口集成,DDS-XRCE引入了静态内存池,以幸免在运行时动态分配内存。这一些全是为了清除Micro-ROS取硬件结适时的内存限定。办理这一限定后,Micro-ROS取MCU这种硬件的连系,可以说是相称牢靠的机器人操纵办理方案。

写在末了

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“将ROS2放正在MCU上”,这是Micro-ROS的社区宣言。纯硬件拜候、低延迟的实时性、低功耗是Micro-ROS将ROS2放正在MCU上的缘故原由,Micro-ROS还切实其实开端正在机器人利用中弥合资源受限的MCU和更强盛的处理器之间的差异。

原文题目:Micro-ROS:把ROS2放在MCU上

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