Robot Operating System

ROS fue diseñado pensando en el Código abierto con la intención de que los usuarios pudieran elegir la configuración de las herramientas y bibliotecas que interactuaran con el núcleo de ROS y para que de esta forma sus usuarios pudieran cambiar sus desarrollos de software para adaptarse a su robot y área de aplicación. Como tal, hay muy poco que sea realmente esencial para ROS, más allá de la estructura general dentro de la cual los programas deben existir y comunicarse. En cierto sentido, ROS es la tubería subyacente detrás de los nodos y el paso de mensajes. Sin embargo, en realidad, ROS es mucho más que plomería. ROS es un conjunto rico y maduro de herramientas en un amplio conjunto de capacidades proporcionadas por paquetes y como resultado de lo anterior un ecosistema en constante crecimiento.

Los procesos ROS se representan como nodos (ROS NODES) en una estructura gráfica, conectados por bordes llamados ROS topics. [65] Los ROS NODES pueden pasar mensajes entre sí a través de los ROS topics, realizar llamadas de servicio a otros nodos, proporcionar un servicio para otros nodos o establecer o recuperar datos compartidos de una base de datos común llamada servidor de parámetros (paramter server). Un proceso llamado ROS Master hace que todo esto sea posible al registrar nodos para sí mismo, configurar la comunicación de nodo a nodo para los temas y controlar las actualizaciones del servidor de parámetros. Los mensajes y las llamadas de servicio no pasan por el MASTER, sino que el MASTER establece la comunicación entre pares y entre todos los procesos de nodo y después de que estos se registren con el MASTER. Esta arquitectura descentralizada se presta bien a los robots, que a menudo consisten en un subconjunto de hardware informático en red, y pueden comunicarse con computadoras externas para realizar cálculos pesados.

rviz es una herramienta de simulación y visualización 3d para robots, el ambiente en el que estos se desempeñan y la información de sensores que estos generan dentro de este. Es altamente configurable y posee distintos tipos de plugins y formatos de visualización. Algunas de las aplicaciones comunes de RViz incluyen la visualización de datos de sensores como cámaras, LIDAR (Light Detection and Ranging), IMU (Inertial Measurement Unit) y otros sensores utilizados en robótica. También se utiliza para mostrar información sobre la posición y orientación de los robots, planificación de trayectorias, mapeo en 2D y 3D, y la visualización de datos de simulaciones robóticas.

rosbag es una herramienta de línea de comandos para grabar y reproducir datos de mensajes y comunicaciones dentro de ROS. rosbag utiliza un formato de archivo llamado bags, que registra los mensajes de ROS mediante escuchar los ROS topic y grabando los mensajes en la medida que son emitidos. Reproducir los mensajes desde bag es mayormente lo mismo que tener los ROS nodes originales reproduciendo esta. Esto hace de bags una herramienta muy útil para capturar la información que posteriormente se puede usar analizar y posteriormente ser usada para el desarrollo de paquetes ROS por ejemplo. Mientas rosbag es una herramienta puramente de línea de comando, también posee una implementación rqt llamada rqt_bag que brinda una interfaz gráfica.

Catkin es la herramienta de compilación de ROS actual, habiendo reemplazado a rosbuild. Catkin esta basada en CMake, es multiplataforma, de código abierto e independiente del lenguaje de programación. Catkin proporciona una estructura de directorios estándar en la que se organizan las dependencias y los archivos fuente del proyecto. Además, proporciona herramientas para compilar, vincular y crear bibliotecas y ejecutables de ROS. También ayuda a administrar las dependencias entre los paquetes de ROS y permite crear paquetes independientes que se pueden usar y compartir entre diferentes proyectos.

El paquete rosbash package provee un conjunto de herramientas que aumentan la funcionalidad del Bash. Estas herramientas incluyen rosls, roscd y roscp, que replican las funcionalidades de Ls, Cd, y cp respectivamente. La versión de ROS de estas herramientas de línea de comando permiten a los usuarios usar el nombre de los paquetes ROS en vez de los nombres de los archivos, abreviando de esta forma la extensión de los mismos. Es paquete incluye el auto completado por medio de tab en la mayoría de las utilidades ROS, y también rosed que permite la edición de los archivos seleccionados en el editor de código preferido y también rosrun que permite la ejecución de archivos mediante paquetes ROS. Rosbash brinda soporte a las mismas funcionalidades para zsh y tcsh, en una menor cuantía.

roslaunch es una herramienta usada para ejecutar múltiples nodos ROS de forma local o remota, de igual forma es usado para configurar parámetros en un servidor de parámetros ROS. Los archivos de configuración roslaunch, cuyo código esta escrito usando XML pueden de forma sencilla automatizar complejos procesos de arranque y configuraciones con un solo comando. Las secuencias de comandos dentro de archivos roslaunch pueden anidar dentro de ellas llamadas a otras secuencias de comandos roslaunch, inicio de nodos ROS en máquinas específicas y hasta reiniciar procesos que han caído durante esta.

ROS-Industrial[7] es un proyecto de código abierto (de licencia BSD (Legacy)/Apache 2,0 (preferred)) que amplía las capacidades avanzadas de ROS a la automatización industrial y la robótica. El repositorio ROS-industrial incluye interfaces para Manipuladores industriales comunes, pinzas, sensores y redes de dispositivos. También proporciona bibliotecas de software para la calibración automática de sensores 2D/3D, proceso de trazado/planificación de movimiento, aplicaciones como Scan-N-plan, herramientas de desarrollador como el plugin de ROS Qt Creator, y un currículo de entrenamiento que es específico para las necesidades de los fabricantes. ROS-I cuenta con el apoyo de un consorcio internacional de miembros de la industria y la investigación. El proyecto comenzó como un esfuerzo colaborativo entre Yaskawa Motoman Robotics, Southwest Research Institute y Willow Garage para apoyar el uso de ROS para la automatización industrial, con el repositorio de github que se fundó en enero de 2012 por Shaun Edwards (SwRI). Actualmente, el consorcio se divide en tres grupos: el consorcio ROS-industrial Américas (liderado por SwRI y ubicado en San Antonio, Texas), el consorcio ROS-industrial Europe (liderado por Fraunhofer IPA y ubicado en Stuttgart, Alemania) y el consorcio ROS-industrial Asia Pacific (liderado por Advanced Centro de remanufactura y tecnología (ARTC) y Universidad Tecnológica de Nanyang (UTN) y ubicado en Singapur).

Los consorcios apoyan a la comunidad global ROS-industrial mediante la realización de la formación ROS-I, proporcionando apoyo técnico y estableciendo la hoja de ruta futura para ROS-I, así como la realización de proyectos de la industria conjuntamente y de manera pre-competitiva para desarrollar nuevas capacidades de ROS-I.[8]