[發明專利]在機器人操作系統中提升系統可靠性的方法

有效

• 申請號: 201710309670.5
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107291589B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 鄧暢;劉榮寬;李廣;左龍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十二研究所
• 主分類號: G06F11/30
• 分類號: G06F11/30
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明提供了一種在機器人操作系統中提升系統可靠性的方法，其包括以下步驟：步驟一，提供系統多級健康監控；步驟二，使用高可用管理框架中間件。本發明在硬件節點的內核操作系統之上引入高可用管理框架中間件，ROS系統的軟硬件節點在高可用管理框架的保護下運行，當節點出錯能自動按照故障保護策略，恢復節點的功能，提升ROS系統的可靠性；健康監控數據用來提供系統運行時的多級健康監控和性能統計分析，并能夠通過圖形化的方式直觀展現，提供了方便強大的檢測工具；兼容當前的ROS的軟件節點應用模塊，已有的軟件應用節點模塊可不加修改的在高可用框架之上運行，并可以與不使用高可用框架保護的ROS軟件節點互聯互通，提供系統的靈活性和通用性。

技術領域

本發明涉及一種機器人技術，具體地，涉及一種在機器人操作系統中提升系統可靠性的方法。

背景技術

機器人系統由驅動裝置、傳感裝置和控制系統、復雜機械以及后臺的決策系統組成，所有設備通過相互協同和相互影響，共同決定機器人的功能和行為特征，為了滿足機器人軟件日益復雜的需求，許多機器人軟件平臺應運而生。機器人軟件平臺當前最為活躍的是機器人操作系統ROS(Robot Operating System)項目。目前，ROS軟件平臺已經應用于上百種地面、空中、水面和水下無人系統，成為機器人應用軟件平臺的事實標準。

ROS分布式運行于多個基于Linux內核的硬件節點操作系統之上，由通信基礎設施、機器人應用相關的軟件包、開發和運行工具集組成，能夠為機器人應用開發提供驅動程序、硬件抽象、資源管理、通信管理、實用工具功能。ROS軟件框架及其多個軟件節點模塊運行在多個異構計算機上，每個計算機為一個硬件節點，如機器人的傳感器節點、計算單元節點和執行器節點。ROS本質是一種分布式處理框架，其既支持面向服務的同步遠程過程調用通信，也支持面向數據的異步數據流通信，這使執行構件模塊能被單獨設計，并且在運行時松散耦合，形成完整的機器人控制軟件系統。

ROS整合了多個軟件模塊和硬件模塊，但整個系統的可靠性需要進一步考慮和提升，當軟硬件節點模塊數增加時，運行期間難免有些模塊會出現異常退出的問題，其中一個ROS軟件節點或硬件節點出錯，會導致系統部分功能缺失，甚至導致系統崩潰，需要為系統提供自修復能力，ROS系統依賴于軟件中心節點模塊ROSMaster，其提供所有其他應用軟件節點的注冊注銷信息和軟件節點間通訊所需的配置信息，并提供參數配置，如運行時ROSMaster出錯退出，將導致系統崩潰。另外，需提供系統運行時的健康監控和性能分析態勢顯示工具，以便提前預警或分析系統的當前狀態。

可靠性是機器人系統中非常重要的設計考量，但是目前的ROS軟件平臺缺少對這方面的考慮。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種在機器人操作系統中提升系統可靠性的方法，其在硬件節點的內核操作系統之上引入高可用管理框架中間件，ROS系統的軟硬件節點在高可用管理框架的保護下運行，當節點出錯能自動按照故障保護策略，恢復節點的功能，提升了ROS系統的可靠性；健康監控數據用來提供系統運行時的多級健康監控和性能統計分析，并能夠通過圖形化的方式直觀展現，提供了方便強大的檢測工具；兼容當前的ROS的軟件節點應用模塊，已有的軟件應用節點模塊可不加修改的在高可用框架之上運行，并可以與不使用高可用框架保護的ROS軟件節點互聯互通，提供了系統的靈活性和通用性。

根據本發明的一個方面，提供一種在機器人操作系統中提升系統可靠性的方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟一，提供系統多級健康監控；

步驟二，使用高可用管理框架中間件。

優選地，所述步驟一具體包括以下步驟：

步驟一十一，使能軟件節點的健康監控功能，在每個ROS軟件節點上通過統一的數據格式進行記錄運行狀態和性能統計，如節點的數據包大小、數據包發送率、數據丟包率、心跳包狀態，通過ROS軟件節點的統計學數據主題，來完成數據獲取收集；