隨著AI的發(fā)展，機(jī)器人必然變得越來(lái)越智能。然而要實(shí)現(xiàn)智能化，除了需要豐富的AI算法外，還需要強(qiáng)大的操作系統(tǒng)支持——ROS就是這樣一款非常受歡迎的機(jī)器人系統(tǒng)。ROS目前已經(jīng)建立了龐大的生態(tài)系統(tǒng)，其參與者包括來(lái)自全球機(jī)器人行業(yè)的眾多開(kāi)發(fā)者，而英特爾開(kāi)源技術(shù)中心（OTC）的Web團(tuán)隊(duì)也是其中重要一員。他們?cè)诳蛻舳恕?edge、云、IoT、W3C標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域開(kāi)發(fā)及應(yīng)用web技術(shù)，致力于保持web開(kāi)放、安全、特性豐富且性能強(qiáng)大。
對(duì)于機(jī)器人設(shè)計(jì)廠商來(lái)講，他們?cè)跇O力尋求更好的軟硬件解決方案，所以有人自然想到將ROS和Web相結(jié)合從而得到更好的機(jī)器人解決方案。或許有人會(huì)問(wèn)：為什么要在機(jī)器人技術(shù)中使用Node.js 和Web？它們各自有什么特點(diǎn)？先看Node.js，其具有高性能(JIT)特性，性能高于Python語(yǔ)言，從而使系統(tǒng)在同一機(jī)器人硬件平臺(tái)上可實(shí)現(xiàn)更多功能；另外，Node.js擁有強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)和社區(qū)支持，是Github*上最流行的語(yǔ)言，而且擁有世界上最大的包分發(fā)系統(tǒng)——npm。Node.js設(shè)計(jì)時(shí)易于部署和調(diào)試，適合應(yīng)用于web 界面。再看Web技術(shù)，它是遠(yuǎn)程控制和儀表板的最佳選擇，可以進(jìn)行狀態(tài)檢查、運(yùn)動(dòng)控制、姿勢(shì)可視化、視頻流等工作，而且可以在任何瀏覽器里運(yùn)行，易于嵌入，擁有海量資源。
基于兩者各自的優(yōu)勢(shì)，工程師要考慮的是如何將web引入到ROS中？首先，RWT* 已經(jīng)將ROS 1.0 APIs 在web中暴露，但在2017年年中之前還沒(méi)有針對(duì)ROS 2.0的解決方案，因此OTC的Web團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一套新模塊應(yīng)用于ROS 2.0。當(dāng)然我們還需要考慮這是不是在web中暴露ROS API 的最佳方式呢? 比如：服務(wù)；另一種做法是Node.js web 服務(wù)器，就是在務(wù)器中暴露ROS API，這種方式靈活而有效，web頁(yè)面中只保留業(yè)務(wù)邏輯（RaaS）。其實(shí)工程師也不必害怕，因?yàn)閣eb服務(wù)器在 Node.js中只不過(guò)需要幾行代碼，并且前端和后端具有同樣的技術(shù)棧，因此更易于調(diào)試。
ROS2.0路線圖
我們目前取得的兩個(gè)成果是GitHub RWT 的兩個(gè)軟件包，其中一個(gè)是rclnodejs(github repo)，它是一個(gè)ROS 2.0的Node.js 客戶端，它可以提供快速、便捷而強(qiáng)大的ROS 2.0的JavaScript接口；另一個(gè)是ros2-web-bridge(github repo)，能夠?qū)崿F(xiàn)在web頁(yè)面中調(diào)用ROS 2.0 API ，且與 roslibjs*兼容。下面我們來(lái)看看這兩個(gè)模塊各自的工作原理。
如上圖所示，其展示了rclnodejs軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，其原則是對(duì)rcl層薄封裝，從而快速而輕松地適應(yīng)變化。軟件接口采用事件驅(qū)動(dòng)和非阻塞(Promise/Event)模式 ，使得程序可以擁有高并發(fā)特性；另外包本身無(wú)需重新編譯即可使用新的ROS消息，一切都在運(yùn)行過(guò)程中處理。如此一來(lái)，用戶就能夠輕松、有效地編寫(xiě)ROS 應(yīng)用。
如上圖所示，展示ros2-web-bridge 是如何將ROS 2.0引入到瀏覽器中。其與ROS 1.0 bridge (rosbridge_suite)現(xiàn)有的JSON消息協(xié)議兼容，從而現(xiàn)有的 Web Tools 可以直接使用，例如：2D/3D 可視化。保持開(kāi)發(fā)的快速簡(jiǎn)單，用戶友好的調(diào)試。如此一來(lái)，RWT ROS1.0組件便可與 ROS 2.0透明兼容。
除了Node.js，C++ 和 Python也是ROS開(kāi)發(fā)中常用的兩種語(yǔ)言，我們不妨將三者進(jìn)行性能對(duì)比：發(fā)布一條ROS消息，測(cè)量所用的時(shí)間和內(nèi)存。當(dāng)運(yùn)行次數(shù)增加時(shí)，趨勢(shì)趨于穩(wěn)定，其它類(lèi)型的測(cè)試中也能觀察到同樣的趨勢(shì)，兩種趨勢(shì)都與語(yǔ)言常識(shí)相符。可以看出，Node.js 的速度2倍于Python，但是在運(yùn)行時(shí)會(huì)消耗更多內(nèi)存。
在Turtlebot* 3 + ROS 2.0應(yīng)用案例中，采用了Intel® RealSense? 相機(jī)和Intel Atom®的Up Board* ，用一個(gè)web應(yīng)用作為遠(yuǎn)程控制，可以看出roslibjs +ros2-web-bridge易于創(chuàng)建強(qiáng)大的UI，可運(yùn)行于任何瀏覽器中，其源代碼在github上，ROS 2.0 的消息類(lèi)型是geometry_msgs/msg/Twist。
在Turtlebot* 3 +ROS 2.0應(yīng)用案例中，采用了Intel® RealSense? 相機(jī)和Intel Atom®的Up Board* ，用一個(gè)web應(yīng)用作為遠(yuǎn)程控制，可以看出roslibjs +ros2-web-bridge易于創(chuàng)建強(qiáng)大的UI，可運(yùn)行于任何瀏覽器中，其源代碼在github上，ROS 2.0 的消息類(lèi)型是geometry_msgs/msg/Twist。
在機(jī)器人領(lǐng)域，英特爾還做出了很多其它貢獻(xiàn)，包括推出面向ROS 2.0的AI/ML/CV軟件；通過(guò)Movidius NCS提供專(zhuān)用 AI 硬件；用RealSense深度相機(jī)，以3D的方式感知世界；采用改進(jìn)的ROS MoveIt*實(shí)現(xiàn)更佳的操縱；以及對(duì)ROS 2.0 導(dǎo)航的重新設(shè)計(jì)。我們相信隨著硬件和軟件的不斷發(fā)展，機(jī)器人會(huì)變得越來(lái)越智能。
