[发明专利]在机器人操作系统中提升系统可靠性的方法

说明书

本发明提供了一种在机器人操作系统中提升系统可靠性的方法，其包括以下步骤：步骤一，提供系统多级健康监控；步骤二，使用高可用管理框架中间件。本发明在硬件节点的内核操作系统之上引入高可用管理框架中间件，ROS系统的软硬件节点在高可用管理框架的保护下运行，当节点出错能自动按照故障保护策略，恢复节点的功能，提升ROS系统的可靠性；健康监控数据用来提供系统运行时的多级健康监控和性能统计分析，并能够通过图形化的方式直观展现，提供了方便强大的检测工具；兼容当前的ROS的软件节点应用模块，已有的软件应用节点模块可不加修改的在高可用框架之上运行，并可以与不使用高可用框架保护的ROS软件节点互联互通，提供系统的灵活性和通用性。

技术领域

本发明涉及一种机器人技术，具体地，涉及一种在机器人操作系统中提升系统可靠性的方法。

背景技术

机器人系统由驱动装置、传感装置和控制系统、复杂机械以及后台的决策系统组成，所有设备通过相互协同和相互影响，共同决定机器人的功能和行为特征，为了满足机器人软件日益复杂的需求，许多机器人软件平台应运而生。机器人软件平台当前最为活跃的是机器人操作系统ROS(Robot Operating System)项目。目前，ROS软件平台已经应用于上百种地面、空中、水面和水下无人系统，成为机器人应用软件平台的事实标准。

ROS分布式运行于多个基于Linux内核的硬件节点操作系统之上，由通信基础设施、机器人应用相关的软件包、开发和运行工具集组成，能够为机器人应用开发提供驱动程序、硬件抽象、资源管理、通信管理、实用工具功能。ROS软件框架及其多个软件节点模块运行在多个异构计算机上，每个计算机为一个硬件节点，如机器人的传感器节点、计算单元节点和执行器节点。ROS本质是一种分布式处理框架，其既支持面向服务的同步远程过程调用通信，也支持面向数据的异步数据流通信，这使执行构件模块能被单独设计，并且在运行时松散耦合，形成完整的机器人控制软件系统。

ROS整合了多个软件模块和硬件模块，但整个系统的可靠性需要进一步考虑和提升，当软硬件节点模块数增加时，运行期间难免有些模块会出现异常退出的问题，其中一个ROS软件节点或硬件节点出错，会导致系统部分功能缺失，甚至导致系统崩溃，需要为系统提供自修复能力，ROS系统依赖于软件中心节点模块ROSMaster，其提供所有其他应用软件节点的注册注销信息和软件节点间通讯所需的配置信息，并提供参数配置，如运行时ROSMaster出错退出，将导致系统崩溃。另外，需提供系统运行时的健康监控和性能分析态势显示工具，以便提前预警或分析系统的当前状态。

可靠性是机器人系统中非常重要的设计考量，但是目前的ROS软件平台缺少对这方面的考虑。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种在机器人操作系统中提升系统可靠性的方法，其在硬件节点的内核操作系统之上引入高可用管理框架中间件，ROS系统的软硬件节点在高可用管理框架的保护下运行，当节点出错能自动按照故障保护策略，恢复节点的功能，提升了ROS系统的可靠性；健康监控数据用来提供系统运行时的多级健康监控和性能统计分析，并能够通过图形化的方式直观展现，提供了方便强大的检测工具；兼容当前的ROS的软件节点应用模块，已有的软件应用节点模块可不加修改的在高可用框架之上运行，并可以与不使用高可用框架保护的ROS软件节点互联互通，提供了系统的灵活性和通用性。

根据本发明的一个方面，提供一种在机器人操作系统中提升系统可靠性的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤一，提供系统多级健康监控；

步骤二，使用高可用管理框架中间件。

优选地，所述步骤一具体包括以下步骤：

步骤一十一，使能软件节点的健康监控功能，在每个ROS软件节点上通过统一的数据格式进行记录运行状态和性能统计，如节点的数据包大小、数据包发送率、数据丢包率、心跳包状态，通过ROS软件节点的统计学数据主题，来完成数据获取收集；