ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДХОДОВ К УНИФИКАЦИИ СВЯЗУЮЩЕГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОЙ ПЛАТФОРМЫ «ЭЛЬБРУС»
Аннотация
Импортозамещение аппаратно-программных систем управления является одним из ключевых факторов развития современной отечественной робототехники. Ограниченность программной экосистемы российских вычислительных платформ затрудняет их применение в составе бортовых вычислительных систем (БВС) робототехнических комплексов (РТК), несмотря на появление современных отечественных многоядерных процессоров, например, семейства «Эльбрус», обеспечивающих конкурентоспособные характеристики по производительности и энергоэффективности. ROS (Robot Operating System) и его развитие — ROS 2 — широко используются для разработки программного обеспечения РТК, однако их официальная поддержка ограничена архитектурами x86 и ARM под управлением распространённых Linux-дистрибутивов. Сохранение значительного объёма прикладного программного обеспечения на ROS, несмотря на прекращение его официальной поддержки, а также активное развитие ROS 2 обусловливают потребность в обеих версиях, функционирующих на отечественной аппаратно-программной платформе (АПП). Целью работы является исследование подходов к унификации связующего программного обеспечения робототехнических комплексов на базе ROS и ROS 2 для АПП «Эльбрус». Авторами выполнено портирование с использованием бинарной трансляции на уровне приложений и полностью нативной сборки, включающей адаптацию архитектурных зависимостей, модификацию архитектурно-зависимого кода и формирование deb-пакетов. Проведены экспериментальные исследования в различных конфигурациях запуска, включая совместную работу ROS и ROS 2. Результаты тестирования подтверждают возможность интеграции АПП «Эльбрус» в экосистему современной робототехники и демонстрируют преимущество нативной реализации по показателям производительности по сравнению с использованием бинарного транслятора. Практическая значимость работы заключается в расширении инструментальной базы разработки РТК на отечественной АПП и снижении технологической зависимости при создании систем управления РТК
Список литературы
1. Suminov K.A., Bocharov N.A., Kirilyuk M.A. Otsenka apparatnogo sostava bortovykh vychislitel'nykh sistem robototekhnicheskikh kompleksov na osnove reshaemykh zadach [Evaluation of the hardware composition of on-board computing systems of robotic complexes based on the tasks to be solved], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2025, No. 2 (244),
pp. 279-289. DOI 10.18522/2311-3103-2025-2-279-289. EDN QLGORV.
2. Tachkov A.A., Kozov A.V., Vukolov A.Yu. Osobennosti portirovaniya Robot Operating System na pro-grammno-apparatnuyu platformu «El'brus» [Features of porting Robot Operating System to the Elbrus hardware and software platform], Programmnye produkty i sistemy [Software Products and Systems], 2019, No. 4, pp. 655-664. EDN TVJSXJ.
3. Chuchko P.A., Bychkov I.N., Panchenko E.G. Problema unifikatsii moduley na osnove protsessora «El'brus-2S3» [The problem of unification of modules based on the Elbrus-2S3 processor], Nanoindus-triya [Nanoindustry], 2022, Vol. 15, No. S8-1 (113), pp. 37-38. DOI 10.22184/1993-8578.2022.15.8s.37.38.
4. Bocharov N.A., Gladkikh A.S., Paramonov N.B., Senchenkov S.V. Vozmozhnosti mikroprotsessorov El'brus-8S i El'brus-8SV dlya resheniya zadach robototekhniki [Capabilities of Elbrus-8S and Elbrus-8SV microprocessors for solving robotics problems], Robotizatsiya Vooruzhennykh Sil Rossiyskoy Fed-eratsii: Sb. statey V voenno-nauchnoy konferentsii, Anapa, 29–30 iyulya 2020 goda [Robotization of the Armed Forces of the Russian Federation: Collection of articles of the V military-scientific conference, Anapa, July 29-30, 2020]. Vol. 1. Anapa: Federal'noe gosudarstvennoe avtonomnoe uchrezhdenie.
5. Gilyazov S.S. Kravtsunov E.M., Panteleev P.V. Optimizatsiya yadra os Linux dlya arkhitektury «El'brus» s podderzhkoy Numa [Optimization of the Linux kernel for the Elbrus architecture with Numa support], Voprosy radioelektroniki [Questions of Radio Electronics], 2011, Vol. 4, No. 3,
pp. 60-69. EDN NZHDAV.
6. Burdinskiy I.N., Karabanov I.V., Mironov A.S. Primenenie bortovoy sistemy DUNE v kachestve ba-zovogo programmnogo obespecheniya uzlov sensornoy seti akvatorii [Application of the onboard DUNE system as basic software for the nodes of the water area sensor network], Vestnik TOGU [Bulle-tin of the Pacific National University], 2016, No. 3 (42), pp. 13-22.
7. Gul'nyashkin A.A., Sokolov N.A. Ispol'zovanie robot operating system dlya modelirovaniya zakhvata izvestnogo ob"ekta v izvestnykh usloviyakh [Using a robot operating system to simulate the capture of a known object under known conditions], Politekhnicheskiy molodezhnyy zhurnal [Polytechnic Youth Journal], 2021, No. 5 (58). DOI 10.18698/2541-8009-2021-5-697. EDN LSKHPM.
8. Kalyanov A.A. Primenenie robot operating system dlya razrabotki programmnogo obespecheniya ro-botov [Application of robot operating system for developing robot software], Nauchnye issledovaniya i razrabotki molodykh uchenykh: Mater. nauchno-prakticheskoy konferentsii aspirantov i molodykh uchenykh, posvyashchennoy Dnyu aspiranta, Ul'yanovsk, 20 yanvarya 2023 goda [Scientific research and development of young scientists: Proceedings of the scientific and practical conference of graduate students and young scientists dedicated to the Postgraduate Day, Ulyanovsk, January 20, 2023], ed. by dr. of phys. and math. sc., professor V.N. Golovanova. Ul'yanovsk: Ul'yanovskiy gosudarstvennyy universitet, 2023, pp. 303-306. EDN MXZXQX.
9. Noetic Ninjemys: The Last Official ROS 1 Release, Open robotics. Available at: https://www.openrobotics.org/blog/2020/5/23/noetic-ninjemys-the-last-official-ros-1-release (accessed 25 February 2026).
10. Quigley M., Gerkey B., Smart W.D. Programming Robots with ROS: a practical introduction to the Ro-bot Operating System. O'Reilly Media, Inc., 2015.
11. Bradski G., Kaehler A. Learning OpenCV: Computer vision with the OpenCV library. O'Reilly Media, Inc., 2008.
12. Rusu R. B., Cousins S. 3d is here: Point cloud library (pcl), 2011 IEEE international conference on ro-botics and automation. IEEE, 2011, pp. 1-4.
13. Package from naoqi_libqi repo. Available at: https://index.ros.org/p (accessed 25 February 2026).
14. Ozansoy C.R., Zayegh A., Kalam A. The real-time publisher/subscriber communication model for dis-tributed substation systems, IEEE transactions on power delivery, 2007, Vol. 22, No. 3, pp. 1411-1423.
15. Macenski S. et al. Robot operating system 2: Design, architecture, and uses in the wild, Science robotics, 2022, Vol. 7, No. 66, pp. eabm6074.
16. Version 2 of the Robot Operating System (ROS) software stack. Available at: https://github.com/ros2 (accessed 25 February 2026).
17. Getting Started. Where to get started with ROS 2. Available at: https://www.ros.org/blog/getting-started (accessed 25 February 2026).
18. Pardo-Castellote G. Omg data-distribution service: Architectural overview, 23rd International Confer-ence on Distributed Computing Systems Workshops, 2003. Proceedings. IEEE, 2003, pp. 200-206.
19. Voronov N.V., Gimpel'son V.D., Maslov M.V. [et al.]. Sistema dinamicheskoy dvoichnoy translyatsii x86 → «El'brus» [Dynamic binary translation system x86 → "Elbrus"], Voprosy radioelektroniki [Questions of radio electronics], 2012, Vol. 4, No. 3, pp. 89-108. EDN OUMJOF.
20. Operatsionnye sistemy «El'brus» [Elbrus operating systems]. Available at: http://www.mcst.ru/Elbrus_ OS (accessed 25 February 2026).
21. Bocharov N.A. Issledovanie podkhodov k unifikatsii bortovykh vychislitel'nykh kompleksov [Study of approaches to the unification of onboard computing systems], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2023, No. 1 (231), pp. 275-287. DOI 10.18522/2311-3103-2023-1-275-287. – EDN AIYGIE.
22. Rukovodstvo po effektivnomu programmirovaniyu na platforme «El'brus» [Guide to effective program-ming on the Elbrus platform]. Available at: http://mcst.ru/doc/elbrus_prog/elbrus-prog-1.2_2024-02-28.pdf (accessed 25 February 2026).
