5、实时多机器人环境中机器人操作系统与Ptolemy的集成探索

实时多机器人环境中机器人操作系统与Ptolemy的集成探索

1. 背景与目标

机器人技术是一个多学科领域，涉及机械、电子、人工智能和嵌入式系统等多个专业领域。不同领域的专业知识和技术需要完美协同工作，但整合不同的设计工具、模拟器和物理设备并非易事。为了解决这个问题，人们开发了各种标准和工具。

在嵌入式系统设计应用于机器人领域时，通常会涉及到具有不同计算模型（MoC）的组件，如有限状态机（FSM）、同步数据流（SDF）、离散事件（DE）和连续时间（CT）。因此，需要具有更高抽象能力的工具来对这些MoC进行建模、模拟和测试，Ptolemy II框架就是这样一个支持组合不同MoC的系统设计的模拟和建模工具。

2007年，机器人操作系统（ROS）诞生，它是一个灵活的开源机器人框架，提供了一系列工具、库和约定，旨在简化在各种机器人平台上创建复杂而强大的机器人行为的任务。此外，为了应对机器人日益复杂的计算系统特性，硬件在环（HIL）模拟等设计方法被提出，可提高测试质量、缩短设计时间。

本文的目标是开发一个能共同模拟不同设计标准和工具的平台，以用于设计多机器人场景。具体做法是将Ptolemy（用于嵌入式系统设计）、ROS（用于机器人设计和实际机器人）和HLA（用于异构模拟器的同步和耦合）相结合。作为概念验证，将2D机器人模拟器Stage与Ptolemy集成，并引入实际机器人进行机器人在环（RiL）模拟。

2. 相关工作

• 异构模拟器集成 ：有工作通过HLA集成异构模拟器，开发了用于快速集成不同模拟器的框架，如在车对车通信应用中，使用SystemC建模汽车电子控制器，Omnet++和