ROS与Orocos

实例一

Link Here：基于ROS和Orocos的机器人控制系统

通信协议接口：接收控制端输入的控制指令，选择控制指令相应的机器人运动规划的响应函数
算法模块：由响应函数，计算控制指令数据
通信管理模块：将控制指令数据输出至控制部件

第一接口：总控模块与算法模块之间通信连接
第二接口：算法模块与通信管理模块进行连接
第三接口：接收通信管理模块传入的反馈信息

基于ROS，利用Orocos的实时输入/输出接口，实现总控模块，算法模块和通信管理模块之间的通信

作为实施例
使用 ROS 的 procreate-catkin-pkg 方法创建 ROS 的 Package
并在 Package 中继承 OROCOS 的 RTT::Taskcontext 类
利用 OROCOS 的 RTT::Input 与 RTT::Output 方法定义实时输入/输出接口

硬件结构模型：

总控模块接入控制端的人机交互界面的控制指令

Linux主机可以是X86架构的PC机，或者ARM芯片嵌入式架构的开发板。Linux主机中可以安装Xenomai或者其他实时内核补丁，安装ROS，Orocos，rFSM等软件

机器人控制系统搭建的软件架构图：

总控模块：

创建ROS的package，记为Ec_control_system，

然后在Package中，继承Orocos的RTT::TaskContext类，记为Ec_control_system_component

Ec_control_system_component类的构造函数中，执行以下操作：

利用Orocos的RTT::Input和RTT::Output方法，对模块的输入\输出接口进行定义
利用Orocos的Operational Caller方法设置函数调用接口，用于对算法模块的相应响应函数进行调用
调用Orocos的Properties方法定义总控模块的属性，将总控模块定义为一个机械臂关节个数的属性

Ec_control_system_component的StartHook()成员函数，建立与人机交互界面的通信连接

Ec_control_system_component的CleanUpHook()成员函数，关闭与人机交互界面的通信连接

算法模块：

创建ROS的package，记为Ec_control_loop，

继承Orocos的RTT::TaskContext类，记为Ec_control_loop_component

利用RTT::Input与RTT::Output，对输入\输出接口进行定义，输入状态机的数据，输出状态机的事件
利用Orocos的Operational Caller方法设置函数调用接口，设置控制指令响应函数
调用Orocos的Properties方法定义算法模块的属性，算法模块定义一个机械臂关节个数的属性

在Ec_control_loop_component的StarHook()成员函数中，检查是否有电机数据并上传至总控

在Ec_control_loop_component的UpdateHook()成员函数中，按照指定频率读取状态机状态

对于Ec_control_loop_component类，定义了运动的函数调用接口

通信管理模块

通过Linux主机minicom中的ttyACM0与ARM开发板通信，可以在ARM开发板上运行一个CANOpen主站协议。使用Orocos的RTT::Input与RTT::Output方法与机器人算法模块和总控模块进行通信

创建ROS的package，继承Orocos的RTT::TaskContext类，创建一个Orocos的实时模块，记为Ec_component

ROS通过rtt_ros_integration和Orocos连接，实现实时通信

创建ROS的package
在package中通过继承Orocos的RTT::TaskContext类，创建一个Orocos的实时模块
在RTT::TaskContext类的构造函数中，执行如下操作：

利用Orocos的RTT::Input与RTT::Output方法，对输入，输出接口进行定义
利用Orocos的Operational Caller方法设置函数调用接口，设置控制指令响应函数
调用Orocos的Properties方法定义算法模块的属性

StartHook成员函数，初始化并建立连接
UpdateHook成员函数，按固定频率读取模块的状态（回调函数）
CleanUpHook成员函数，断开连接

控制器状态机的状态变化示意图：

设备状态机的状态变化示意图：

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