Статья

Название статьи РОБОТ «СЕРВОСИЛА ИНЖЕНЕР»: РАЗРАБОТКА СЕРВЕРА ПЕРЕДАЧИ ВИДЕОПОТОКА И ИНТЕРФЕЙСА УПРАВЛЕНИЯ ПОД ФРЕЙМВОРК ROS
Автор Р. О. Лавренов, И. А. Маврин, Р. Н. Сафин, Е. А. Магид
Рубрика РАЗДЕЛ V. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗРЕНИЕ
Месяц, год 01, 2018
Индекс УДК 004.896
DOI
Аннотация Представлена разработка программного обеспечения (ПО) для управления и передачи видеопотока с камер российского гусеничного робота «Сервосила Инженер». Описываются узлы робота, его технические характеристики, характеристики операционной системы, особенности встроенного API и ПО, протокол данных для управления роботом и его телеметрии, и перечисляются недостатки системы и протокола, которые сделали необходимой разработку собственного ПО. При помощи разработанного ПО пользователь может управлять роботом, не используя джойстик. Разработанное ПО состоит из библиотеки удаленного управления и графического интерфейса пользователя (GUI) для управления роботом. Библиотека поддерживает работу с робототехнической операционной системой ROS. В статье описывается состав и взаимодействие модулей разработанного ПО, а также подробно описывается архитектура библиотеки удаленного управления. Для корректного управления роботом из фреймворка ROS, команды для управления роботом должны подаваться в системе СИ. Для этого был проведен ряд экспериментов по вычислению параметров преобразования линейных и угловых скоростей. ROS-программа позволяет удаленно использовать робота, что планируется задействовать в режиме автономного планирования маршрута робота и его использования в задачах автономного одновременного картографирования и локализации (SLAM). Был создан ROS-пакет, позволяющий независимо захватывать видео с четырех разных камер робота «Сервосила Инженер». Конфигурация и получение исходных данных с камер осуществляется при помощи библиотеки V4L2 (Video for Linux 2). Метод проецирования буферов устройства в память приложения повысил производительность, устранив излишние копирования. В статье демонстрируются результаты сравнения разработанного пакета с существующим пакетом, основанном на библиотеке OpenCV. При этом созданный пакет работает с различными форматами изображений и не зависит от OpenCV. По результатам экспериментальных сравнений программных библиотек при различной нагрузке были сделаны выводы о существенном снижении нагрузки на CPU при использовании разработанного пакета.

Скачать в PDF

Ключевые слова Программное обеспечение; передача видеопотока; V4L2; робототехническая операционная система ROS; OpenCV; мобильный робот; гусеничный робот; API.
Библиографический список 1. Budkov V.Y., Prischepa M.V., Ronzhin A.L., and Karpov A.A. Multimodal human-robot interaction, In Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops, Int. Congress Ultra Modern Telecommunications, 2010б зз. 485-488.
2. Birk A., Schwertfeger S., and Pathak K. A networking framework for teleoperation in safety, security, and rescue roboticsб IEEE Wireless Communications. 16.1, 2009: 6-13.
3. Yakovlev K., Khithov V., Loginov M., and Petrov A. Distributed Control and Navigation System for Quadrotor UAVs in GPS-Denied Environments, IEEE Int. Conf. on Intelligent Systems, Springer Int. Publishing, 2015: 49-56.
4. Buyva A., Afanasyev I., and Magid E. Comparative analysis of ROS-based Monocular SLAM methods for indoor navigation, Ninth International Conference on Machine Vision. International Society for Optics and Photonics (2017), pp. 103411K-103411K-6.
5. Li B., Ma S., Liu T., and Liu J. Cooperative negotiation and control strategy of a shape-shifting robot, IEEE Int. Symp. on Safety, Security and Rescue Robotics, 2008: 53-57.
6. Michael N., Shen S., Mohta K., Mulgaonkar Y., Kumar V., Nagatani K., Okada Y., Kiribayashi S., Otake K., Yoshiba K., Ohno K., Takeuchi E., and Tadokoro S. Collaborative mapping of an earthquake‐damaged building via ground and aerial robots, Journal of Field Robotics, 2012: 832-841.
7. Sokolov M., Lavrenov R., Gabdullin A., Afanasyev I., and Magid E. 3D modelling and simulation of a crawler robot in ROS/Gazebo, Int. Conf. on Control, Mechatronics and Automation, 2016: 61-65.
8. Alishev N., Lavrenov R., and Gerasimov Y. Russian mobile robot Servosila Engineer: designing an optimal integration of an extra laser range finder for SLAM purposes, Int. Conf. on Artificial Life and Robotics, 2018: 204-207.
9. Qt framework, https://www.qt.io/.
10. Magid E., Tsubouchi T., Koyanagi E., and Yoshida T. Static Balance for Rescue Robot Navigation: Losing Balance on Purpose within Random Step Environment, Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, 2010: 349-356.
11. Karpov A., Carbini S., Ronzhin A., and Viallet J. Two similar different speech and gestures multimodal interfaces. Multimodal User Interfaces. Berlin, Heidelberg, 2008, pp. 155-184.
12. Lukin A. and Kubasov D. High-quality algorithm for Bayer pattern interpolation, Programming and Computer Software 30.6 (2004), pp. 347-358.
13. Magid E., Lavrenov R., and Khasianov A. Modified spline-based path planning for autonomous ground vehicle. Int. Conf. on Informatics in Control, Automation and Robotics (Madrid, Spain, 2017). – P. 132-141.
14. GitHub video_stream_opencv ROS package: https://github.com/ros-drivers/video_stream_opencv.
15. Fuentes-Pacheco J., Ruiz-Ascencio J., and Rendón-Mancha J.M. Visual simultaneous localization and mapping: a survey, Artificial Intelligence Review, 2015, Vol. 43 (1), pp. 55-81.
16. ROS paket odnovremennogo potokovogo video zakhvata s mobil'nogo robota [ROS package simultaneous streaming video capture from mobile robot]. Available at: https://github.com/chupakabra1996/lirs_ros_video_streaming.
17. V4L2; https://linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis/uapi/v4l/v4l2.html.
18. Yinli L., Hongli Y., and Pengpeng Zh.. The implementation of embedded image acquisition based on V4L2. In Electronics, Communications and Control (ICECC), International Conference on IEEE, 2011, pp. 549-552.
19. Sokolov M., Lavrenov R., Gabdullin A., Afanasyev I., and Magid E. (2016, December). 3D modelling and simulation of a crawler robot in ROS/Gazebo, In Proceedings of the 4th International Conference on Control, Mechatronics and Automation, pp. 61-65.
20. Ohno K., Morimura S., Tadokoro S., Koyanagi E., & Yoshida T. (2007, October). Semi-autonomous control system of rescue crawler robot having flippers for getting over unknown-steps, In Intelligent Robots and Systems, 2007. IROS 2007, pp. 3012-3018.

Comments are closed.