[發(fā)明專利]一種基于ROS的機器人在線仿真實訓平臺的構(gòu)建方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310385957.1
• 申請日: 2023-04-04
• 公開（公告）號: CN116483357A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧超;伍明瑞;魏居業(yè);朱曉明;張君蘭;周英;黃程韋
• 申請（專利權(quán)）人: 之江實驗室
• 主分類號: G06F8/38
• 分類號: G06F8/38;G06F8/20
• 代理公司: 杭州華進聯(lián)浙知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33250
• 代理人: 何曉春

1.一種基于ROS的機器人在線仿真實訓平臺的構(gòu)建方法，其特征在于，所述方法包括：

在服務(wù)層，構(gòu)建所述機器人在線仿真實訓平臺的服務(wù)模塊；所述服務(wù)模塊包括Web應(yīng)用服務(wù)、實訓文檔服務(wù)、Unity-ROS服務(wù)、Unity-Web服務(wù)以及Web-ROS服務(wù)；

在內(nèi)容層，根據(jù)機器人實訓課程設(shè)計，添加對應(yīng)的機器人功能內(nèi)容、Unity仿真內(nèi)容以及課程實訓文檔內(nèi)容；

在應(yīng)用層，構(gòu)建Web前端應(yīng)用程序，以生成所述機器人在線仿真實訓平臺的平臺頁面以及交互頁面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人在線仿真實訓平臺的構(gòu)建方法，其特征在于：

所述Web應(yīng)用服務(wù)，用于搭建Web后臺服務(wù)器，建立Web瀏覽器對所述機器人在線仿真實訓平臺的訪問服務(wù)；

所述實訓文檔服務(wù)，用于通過Jupyter?Notebook服務(wù)方式，建立所述機器人在線仿真實訓平臺的實訓文檔后臺服務(wù)；

所述Unity-ROS服務(wù)，用于基于WebSocket的通訊模塊，設(shè)置ROS服務(wù)節(jié)點，通過TCP網(wǎng)絡(luò)連接，建立所述ROS服務(wù)節(jié)點與所述機器人的ROS節(jié)點連接，以及建立所述ROS服務(wù)節(jié)點與Unity的消息通信服務(wù)；

所述Unity-Web服務(wù)，用于基于WebRTC實時通訊服務(wù)，建立Unity與所述Web瀏覽器連接，以及建立Unity與所述Web瀏覽器的流媒體通信服務(wù)；

所述Web-ROS服務(wù)，用于根據(jù)VSCode在線服務(wù)，建立IDE與ROS系統(tǒng)的在線通信服務(wù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器人在線仿真實訓平臺的構(gòu)建方法，其特征在于，所述ROS服務(wù)節(jié)點通過發(fā)布訂閱ROS話題，與所述機器人的ROS節(jié)點連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器人在線仿真實訓平臺的構(gòu)建方法，其特征在于，所述ROS服務(wù)節(jié)點通過已序列化消息發(fā)布訂閱Unity服務(wù)腳本，建立與Unity服務(wù)腳本的消息通信。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器人在線仿真實訓平臺的構(gòu)建方法，其特征在于：

所述建立Unity與所述Web瀏覽器之間的流媒體通信服務(wù)包括：Unity向所述Web瀏覽器實時廣播Unity的畫面渲染視頻流和音頻流；所述Web瀏覽器向Unity發(fā)送鍵鼠輸入設(shè)備的輸入信息；以及Unity根據(jù)接收到的所述輸入信息進行邏輯處理，實時更新所述畫面渲染視頻流和所述音頻流，并廣播給所述Web瀏覽器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的機器人在線仿真實訓平臺的構(gòu)建方法，其特征在于：

所述機器人功能內(nèi)容，包括根據(jù)機器人工作空間和機器人功能包的創(chuàng)建方法，得到機器人仿真實訓工作空間以及對應(yīng)工作空間下的所述機器人功能包；所述機器人功能包，包括機器人描述包、機器人控制包以及機器人配置包；

所述Unity仿真內(nèi)容，包括場景環(huán)境仿真和機器人仿真；其中，所述場景環(huán)境仿真，用于根據(jù)Unity模型及交互邏輯開發(fā)流程，得到Unity的場景環(huán)境；所述機器人仿真，用于通過解析URDF格式的機器人模型，導入Unity物理引擎PhyX關(guān)節(jié)體組件，得到Unity的機器人仿真；

所述課程實訓文檔內(nèi)容，包括根據(jù)Jupyter?Notebook文檔制作方法，得到文本、數(shù)學方程、代碼和可視化內(nèi)容形式的機器人實訓步驟文檔。

7.一種基于ROS的機器人在線仿真實訓平臺的構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于，包括服務(wù)構(gòu)建模塊、內(nèi)容模塊以及應(yīng)用模塊；

所述服務(wù)構(gòu)建模塊，用于在服務(wù)層，構(gòu)建所述機器人在線仿真實訓平臺的服務(wù)模塊；所述服務(wù)模塊包括Web應(yīng)用服務(wù)、實訓文檔服務(wù)、Unity-ROS服務(wù)、Unity-Web服務(wù)以及Web-ROS服務(wù)；

所述內(nèi)容模塊，用于在內(nèi)容層，根據(jù)機器人實訓課程設(shè)計，添加對應(yīng)的機器人功能內(nèi)容、Unity仿真內(nèi)容以及課程實訓文檔內(nèi)容；

所述應(yīng)用模塊，用于在應(yīng)用層，構(gòu)建Web前端應(yīng)用程序，以生成所述機器人在線仿真實訓平臺的平臺頁面及交互頁面。