【原】智元開源機器人中間件AimRT

嵌入式大雜燴 2024-09-26 發(fā)布于廣東

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智元自主研發(fā)的機器人中間件AimRT正式開源上線。

相關(guān)鏈接：

官網(wǎng)：https:///
文檔：https://docs./index.html
GitHub：https://github.com/AimRT/AimRT
Gitee：https:///robot-os/AimRT

AimRT的特點

1、現(xiàn)代化、輕量級與高效性

AimRT基于現(xiàn)代C++新標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，摒棄了對其他庫的依賴，實現(xiàn)了輕量級、無依賴的架構(gòu)設(shè)計。這不僅提升了開發(fā)效率，還降低了系統(tǒng)資源的消耗，使得AimRT成為ROS2等主流開源中間件的輕量替代方案。

2.、高兼容性與靈活部署

AimRT能夠支持ROS2、gRPC、HTTP及MQTT等多種通信協(xié)議，為開發(fā)者提供了靈活的選擇空間。無論是機器人端、邊緣端還是云端，AimRT都能高效運行，滿足各種部署需求。

3.、強大的調(diào)試與性能分析工具

AimRT提供了完善的調(diào)試和性能分析工具，以及良好的可觀測性支持。這些工具能夠幫助開發(fā)者快速發(fā)現(xiàn)并解決系統(tǒng)中的問題，確保機器人系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

4.、豐富的插件接口與拓展性

AimRT提供了全面的插件開發(fā)接口，并附帶十余種官方插件。這些插件涵蓋了機器人開發(fā)的多個方面，如運動控制、圖像處理等。同時，智元機器人也鼓勵開發(fā)者進(jìn)行二次開發(fā)，以適應(yīng)更多特殊場景的需求。

AimRT的核心設(shè)計理念

1、Initialize 階段和 Start 階段

2、邏輯實現(xiàn)與部署運行分離

AimRT 的一個重要設(shè)計思想是：將邏輯開發(fā)與實際部署運行解耦。

3、AimRT 中的線程資源

4、兼容第三方生態(tài)

AimRT 的底層通信是交給插件來執(zhí)行的，也可以借此實現(xiàn)一些兼容第三方生態(tài)的功能。

AimRT的架構(gòu)

AimRT的架構(gòu)設(shè)計巧妙地平衡了硬件資源與高層應(yīng)用軟件之間的需求，為開發(fā)者提供了一個清晰、易用的開發(fā)環(huán)境。AimRT充分考慮了嵌入式系統(tǒng)的特性和需求，其主要模塊包括核心管理模塊、通信模塊、設(shè)備驅(qū)動模塊、算法庫模塊以及應(yīng)用開發(fā)模塊。

1. 核心管理模塊

核心管理模塊是AimRT的中樞神經(jīng)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)資源的高效管理和調(diào)度。它主要包括以下幾個子模塊：

任務(wù)管理： 負(fù)責(zé)創(chuàng)建、刪除和管理系統(tǒng)中的任務(wù)，包括實時任務(wù)和非實時任務(wù)，確保各個任務(wù)在系統(tǒng)中的合理執(zhí)行和優(yōu)先級調(diào)度。
內(nèi)存管理： 高效管理系統(tǒng)內(nèi)存資源，提供動態(tài)內(nèi)存分配和釋放功能，確保內(nèi)存資源的合理利用和高效回收。
錯誤處理： 提供完善的錯誤捕獲和處理機制，在系統(tǒng)運行過程中檢測和處理各種可能的異常情況，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2. 通信模塊

通信模塊實現(xiàn)了功能模塊之間的高效通信，支持多種通信協(xié)議和方式。主要包括：

消息隊列： 支持任務(wù)間通過消息隊列進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，確保數(shù)據(jù)的有序傳遞和處理。
共享內(nèi)存： 允許任務(wù)間通過共享內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)交換。
網(wǎng)絡(luò)通信： 支持TCP/IP、UDP等常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，滿足遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信需求。
串口通信： 提供對常見串行通信接口（UAR、CAN等）的支持，方便與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

3. 設(shè)備驅(qū)動模塊

設(shè)備驅(qū)動模塊為開發(fā)者提供了豐富的設(shè)備驅(qū)動支持，能夠方便地接入各種傳感器和執(zhí)行器。主要包括：

傳感器驅(qū)動： 支持各種常見傳感器（如攝像頭、激光雷達(dá)、慣性測量單元等），并提供標(biāo)準(zhǔn)化接口，方便數(shù)據(jù)讀取和處理。
執(zhí)行器驅(qū)動： 提供對各種執(zhí)行器（如電機、伺服機構(gòu)等）的驅(qū)動支持，方便進(jìn)行運動控制和任務(wù)執(zhí)行。
存儲設(shè)備驅(qū)動： 支持常見的存儲設(shè)備（如SD卡、USB存儲器等），方便數(shù)據(jù)存儲和讀取。

4. 算法庫模塊

算法庫模塊集成了一系列常用的機器人算法，涵蓋路徑規(guī)劃、運動控制和環(huán)境感知等方面，開發(fā)者可以直接調(diào)用這些算法庫，加速應(yīng)用開發(fā)。主要包括：

路徑規(guī)劃算法： 提供A*、Dijkstra、RRT等常見路徑規(guī)劃算法，幫助機器人在復(fù)雜環(huán)境中找到最優(yōu)路徑。
運動控制算法： 支持PID控制、MPC（模型預(yù)測控制）等多種控制算法，確保機器人按照預(yù)定軌跡運動。
環(huán)境感知算法： 集成SLAM（同步定位與地圖構(gòu)建）、目標(biāo)識別和跟蹤等算法，幫助機器人實時感知和理解周圍環(huán)境。
數(shù)據(jù)處理算法： 提供信號濾波、數(shù)據(jù)融合等算法，提升傳感數(shù)據(jù)的精度和可靠性。

5. 應(yīng)用開發(fā)模塊

應(yīng)用開發(fā)模塊為開發(fā)者提供了一系列簡便的API和工具鏈，幫助快速開發(fā)和部署機器人應(yīng)用。主要包括：

標(biāo)準(zhǔn)化API接口： 提供統(tǒng)一的API接口，方便調(diào)用各個模塊的功能，加速開發(fā)進(jìn)程。
開發(fā)工具鏈： 集成豐富的開發(fā)工具（如代碼編輯器、調(diào)試器、編譯器等）和插件，提升開發(fā)效率。
仿真環(huán)境： 提供虛擬仿真環(huán)境，開發(fā)者可以在仿真環(huán)境中測試和驗證算法和功能，減少硬件調(diào)試的時間和成本。
調(diào)試工具： 提供實時調(diào)試和監(jiān)控工具，幫助開發(fā)者快速定位和解決問題，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。