ரோபோ இயக்க முறைமையில் (ROS) தேர்ச்சி பெறுதல்: ROS புரோகிராமிங்கிற்கான ஒரு உலகளாவிய வழிகாட்டி

செயற்கை நுண்ணறிவு, இயந்திரக் கற்றல் மற்றும் ஆட்டோமேஷன் ஆகியவற்றில் ஏற்பட்டுள்ள முன்னேற்றங்கள் உலகெங்கிலும் உள்ள தொழில்துறைகளை வடிவமைத்து வருவதால், ரோபாட்டிக்ஸ் துறை வேகமாக வளர்ந்து வருகிறது. இந்த தொழில்நுட்பப் புரட்சியின் மையத்தில் ரோபோ இயக்க முறைமை (ROS) உள்ளது. இது ரோபோ மேம்பாட்டிற்கு ஒரு தவிர்க்க முடியாத கருவியாக மாறியுள்ள ஒரு நெகிழ்வான மற்றும் சக்திவாய்ந்த கட்டமைப்பாகும். இந்த விரிவான வழிகாட்டி, அதிநவீன ரோபோ அமைப்புகளை உருவாக்க ROS புரோகிராமிங்கைப் புரிந்துகொண்டு பயன்படுத்த ஆர்வமுள்ள பொறியாளர்கள், ஆராய்ச்சியாளர்கள், மாணவர்கள் மற்றும் ஆர்வலர்களின் உலகளாவிய பார்வையாளர்களுக்காக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.

ரோபோ இயக்க முறைமை (ROS) என்றால் என்ன?

ROS என்பது விண்டோஸ் அல்லது லினக்ஸ் போன்ற பாரம்பரிய அர்த்தத்தில் ஒரு இயக்க முறைமை அல்ல. மாறாக, இது ஒரு நெகிழ்வான மிடில்வேர் ஆகும், இது ரோபோ மென்பொருளை உருவாக்குவதற்கான நூலகங்கள், கருவிகள் மற்றும் மரபுகளின் தொகுப்பை வழங்குகிறது. ஆரம்பத்தில் வில்லோ கேரேஜால் உருவாக்கப்பட்டு இப்போது ROS சமூகத்தால் பராமரிக்கப்படும் ROS, வெவ்வேறு ரோபோக்கள் மற்றும் பயன்பாடுகளில் எளிதாகப் பகிரக்கூடிய மற்றும் மீண்டும் பயன்படுத்தக்கூடிய ரோபோ மென்பொருளை எழுதுவதற்கான ஒரு தரப்படுத்தப்பட்ட வழியை வழங்குகிறது. இது ஒரு தகவல் தொடர்பு அடுக்காக செயல்படுகிறது, இது ஒரு ரோபோ அமைப்பின் வெவ்வேறு கூறுகளான - சென்சார்கள், ஆக்சுவேட்டர்கள், வழிசெலுத்தல் அல்காரிதம்கள் மற்றும் பயனர் இடைமுகங்கள் - தடையின்றி தொடர்பு கொள்ள உதவுகிறது.

ROS-ன் முக்கிய கோட்பாடுகள்

ROS அதன் நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் சக்திக்கு பங்களிக்கும் பல முக்கிய கொள்கைகளின் மீது கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளது:

• பரவலாக்கப்பட்ட கட்டமைப்பு: ROS ஒரு பரவலாக்கப்பட்ட, செய்தி அனுப்பும் கட்டமைப்பை ஊக்குவிக்கிறது. ஒரு ஒற்றை, ஒட்டுமொத்த நிரலுக்குப் பதிலாக, ரோபோ செயல்பாடு நோடுகள் (nodes) எனப்படும் சிறிய, சுதந்திரமான செயல்முறைகளாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளது.
• வெளியீடு-சந்தா தொடர்பு (Publish-Subscribe Communication): நோடுகள் டாபிக்குகளுக்கு (topics) செய்திகளை வெளியிடுவதன் மூலமும் மற்ற நோடுகளிலிருந்து டாபிக்குகளுக்கு சந்தா செலுத்துவதன் மூலமும் ஒன்றோடொன்று தொடர்பு கொள்கின்றன. இது நோடுகளைத் தனித்தனியாகப் பிரிக்கிறது, இதனால் அவை சுயாதீனமாக உருவாக அனுமதிக்கிறது.
• பேக்கேஜ்கள் (Packages): ROS குறியீடு பேக்கேஜ்களாக ஒழுங்கமைக்கப்பட்டுள்ளது. இவை நோடுகள், நூலகங்கள், உள்ளமைவுக் கோப்புகள் மற்றும் பலவற்றை உள்ளடக்கிய தன்னிறைவான அலகுகளாகும். இந்த மாடுலாரிட்டி குறியீடு மறுபயன்பாடு மற்றும் ஒத்துழைப்பை எளிதாக்குகிறது.
• கருவிகள் மற்றும் பயன்பாடுகள்: ROS காட்சிப்படுத்தல் (எ.கா., RViz), சிமுலேஷன் (எ.கா., Gazebo), பிழைத்திருத்தம், தரவு பதிவு (rosbag) மற்றும் பலவற்றிற்கான கருவிகளின் வளமான சூழலுடன் வருகிறது, இது மேம்பாட்டு செயல்முறையை கணிசமாக நெறிப்படுத்துகிறது.

உங்கள் ரோபாட்டிக்ஸ் திட்டங்களுக்கு ROS-ஐ ஏன் தேர்வு செய்ய வேண்டும்?

உலகெங்கிலும் உள்ள ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள் மற்றும் தொழில்துறைகளில் ROS-ன் பரவலான பயன்பாடு அதன் பல நன்மைகளுக்கு ஒரு சான்றாகும்:

• திறந்த மூலம் மற்றும் சமூகம் சார்ந்தது: ROS பயன்படுத்த இலவசம் மற்றும் அதன் வளர்ச்சிக்கு தீவிரமாக பங்களிக்கும் ஒரு துடிப்பான, உலகளாவிய சமூகத்தைக் கொண்டுள்ளது. இது பரந்த அளவிலான முன் கட்டப்பட்ட பேக்கேஜ்கள் மற்றும் ஆதரவு ஆதாரங்களை வழங்குகிறது.
• வன்பொருள் சுருக்கம் (Hardware Abstraction): ROS பல குறைந்த-நிலை வன்பொருள் சிக்கல்களை சுருக்கி, டெவலப்பர்கள் உயர்-நிலை ரோபோ செயல்பாட்டில் கவனம் செலுத்த அனுமதிக்கிறது.
• பல-தளம் இணக்கத்தன்மை: முதன்மையாக லினக்ஸில் (உபுண்டு) உருவாக்கப்பட்டாலும், ROS-ஐ macOS மற்றும் Windows-லும் பயன்படுத்தலாம், இது பரந்த அணுகலை எளிதாக்குகிறது.
• வளமான சுற்றுச்சூழல் அமைப்பு: வழிசெலுத்தல், கையாளுதல், புலனுணர்வு மற்றும் மனித-ரோபோ தொடர்பு போன்ற பணிகளுக்கு ஏராளமான நூலகங்கள் மற்றும் கருவிகள் கிடைக்கின்றன, அவை பெரும்பாலும் பிரபலமான சென்சார்கள் மற்றும் வன்பொருள் தளங்களுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டுள்ளன.
• அளவிடுதல் மற்றும் மாடுலாரிட்டி: நோடு அடிப்படையிலான கட்டமைப்பு எளிய, மீண்டும் பயன்படுத்தக்கூடிய கூறுகளிலிருந்து சிக்கலான அமைப்புகளை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது, இது ரோபோ நடத்தைகளை அளவிடுவதையும் மாற்றுவதையும் எளிதாக்குகிறது.

ROS புரோகிராமிங்: அடிப்படைக் கூறுகள்

ROS புரோகிராமிங் அதன் அடிப்படைக் கூறுகளைப் புரிந்துகொள்வதையும் அவை எவ்வாறு தொடர்பு கொள்கின்றன என்பதையும் உள்ளடக்கியது. ROS மேம்பாட்டிற்கான முதன்மை மொழிகள் பைத்தான் மற்றும் C++ ஆகும், இது டெவலப்பர்களுக்கு செயல்திறன் தேவைகள் மற்றும் தனிப்பட்ட விருப்பத்தின் அடிப்படையில் தேர்வை வழங்குகிறது.

நோடுகள்

குறிப்பிட்டபடி, நோடுகள் ROS-ல் கணக்கீட்டின் அடிப்படை அலகுகள். ஒவ்வொரு நோடும் பொதுவாக ஒரு மோட்டாரைக் கட்டுப்படுத்துதல், சென்சார் தரவைப் படித்தல் அல்லது பாதை திட்டமிடல் அல்காரிதமை இயக்குதல் போன்ற ஒரு குறிப்பிட்ட பணியைச் செய்கிறது. நோடுகள் செய்திகள் மூலம் ஒன்றோடொன்று தொடர்பு கொள்கின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: ஒரு நோடு ஒரு IMU (Inertial Measurement Unit) சென்சாரிலிருந்து தரவைப் படித்து அதை sensor_msgs/Imu செய்தியாக வெளியிடப் பொறுப்பாக இருக்கலாம்.

டாபிக்குகள்

டாபிக்குகள் என்பது நோடுகள் தரவைப் பரிமாறிக்கொள்ள அனுமதிக்கும் பெயரிடப்பட்ட பேருந்துகள் ஆகும். தரவை உருவாக்கும் ஒரு நோடு (பப்ளிஷர்) ஒரு டாபிக்குக்கு செய்திகளை அனுப்புகிறது, மேலும் அந்தத் தரவில் ஆர்வமுள்ள பிற நோடுகள் (சப்ஸ்கிரைபர்கள்) அந்த டாபிக்கிலிருந்து அந்தச் செய்திகளைப் பெறலாம். இந்த பப்ளிஷ்-சப்ஸ்கிரைப் மாதிரி ROS-ன் பரவலாக்கப்பட்ட தன்மைக்கு முக்கியமாகும்.

எடுத்துக்காட்டு: கேமரா படங்களை வெளியிடும் ஒரு நோடு /camera/image_raw என்ற டாபிக்குக்கு வெளியிடலாம். பொருள் கண்டறிதல் செய்யும் மற்றொரு நோடு இந்த டாபிக்குக்கு சந்தா செலுத்தும்.

செய்திகள்

செய்திகள் என்பது நோடுகளுக்கு இடையில் தொடர்பு கொள்ளப் பயன்படுத்தப்படும் தரவுக் கட்டமைப்புகள். சென்சார் அளவீடுகள், நிலைகள் மற்றும் கட்டளைகள் போன்ற பொதுவான ரோபோ தரவுகளுக்கான நிலையான செய்தி வகைகளை ROS வரையறுக்கிறது. டெவலப்பர்கள் குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டுத் தேவைகளுக்கு ஏற்ப தனிப்பயன் செய்தி வகைகளையும் வரையறுக்கலாம்.

பொதுவான செய்தி வகைகள்:

• std_msgs/String: ஒரு எளிய உரைச் செய்தி.
• geometry_msgs/Twist: வேகக் கட்டளைகளை (நேரியல் மற்றும் கோண) அனுப்பப் பயன்படுகிறது.
• sensor_msgs/Image: ஒரு கேமராவிலிருந்து படத் தரவைக் குறிக்கிறது.
• nav_msgs/Odometry: ரோபோவின் நிலை மற்றும் வேகத் தகவலைக் கொண்டுள்ளது.

சேவைகள்

டாபிக்குகள் தொடர்ச்சியான தரவு ஓட்டங்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படும்போது, சேவைகள் (services) கோரிக்கை-பதில் தொடர்புக்காகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஒரு கிளையன்ட் நோடு ஒரு சர்வர் நோடால் வழங்கப்படும் ஒரு சேவையை அழைக்கலாம், மேலும் சர்வர் நோடு ஒரு செயலைச் செய்து ஒரு பதிலை வழங்கும். ஒரு ரோபோவின் நிலையை மீட்டமைப்பது அல்லது ஒரு குறிப்பிட்ட கணக்கீட்டைச் செய்வது போன்ற தொடர்ச்சியான தரவு ஓட்டம் தேவைப்படாத செயல்பாடுகளுக்கு சேவைகள் பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

எடுத்துக்காட்டு: ஒரு ரோபோவை ஒரு குறிப்பிட்ட இலக்கு இடத்திற்கு நகர்த்துவதற்கு ஒரு சேவையைப் பயன்படுத்தலாம், அந்த சேவை வெற்றி அல்லது தோல்வி நிலையைத் தரும்.

செயல்கள்

செயல்கள் (Actions) பின்னூட்டத்துடன் நீண்ட நேரம் இயங்கும் பணிகளைச் செய்வதற்கு உயர்-நிலை இடைமுகத்தை வழங்குகின்றன. அவை முடிக்க நேரம் எடுக்கும் மற்றும் தொடர்ச்சியான கண்காணிப்பு தேவைப்படும் இலக்குகளுக்கு ஏற்றவை. செயல்கள் ஒரு இலக்கு, பின்னூட்டம் மற்றும் ஒரு முடிவு ஆகியவற்றைக் கொண்டிருக்கும்.

எடுத்துக்காட்டு: ஒரு வழிசெலுத்தல் செயல் சர்வர் ஒரு இலக்கு இடத்திற்கு geometry_msgs/PoseStamped இலக்கை ஏற்கலாம். பின்னர் அது ரோபோவின் முன்னேற்றம் குறித்த தொடர்ச்சியான பின்னூட்டத்தை வழங்கும் மற்றும் இலக்கு வெற்றிகரமாக அடையப்பட்டதா என்பதைக் குறிக்கும் ஒரு முடிவைத் தரும்.

ROS புரோகிராமிங்கில் தொடங்குவது எப்படி

உங்கள் ROS புரோகிராமிங் பயணத்தைத் தொடங்குவது ஒரு அற்புதமான படியாகும். நீங்கள் தொடங்குவதற்கான ஒரு வழிகாட்டி இதோ:

1. நிறுவுதல்

முதல் படி உங்கள் மேம்பாட்டு இயந்திரத்தில் ROS-ஐ நிறுவுவதாகும். ROS மிகவும் நிலையானது மற்றும் உபுண்டு லினக்ஸில் பரவலாக ஆதரிக்கப்படுகிறது. நிறுவல் செயல்முறை பொதுவாக உள்ளடக்கியது:

• உங்கள் கணினியில் ROS ரெபாசிட்டரியைச் சேர்ப்பது.
• ROS விநியோகத்தை நிறுவுதல் (எ.கா., ROS Noetic Ninjemys, ROS 2 Humble Hawksbill).
• உங்கள் ROS சூழலை அமைப்பது.

அதிகாரப்பூர்வ ROS விக்கி (wiki.ros.org) பல்வேறு இயக்க முறைமைகளுக்கான விரிவான, விநியோகம்-சார்ந்த நிறுவல் வழிமுறைகளை வழங்குகிறது.

2. ROS கருவிகளைப் புரிந்துகொள்ளுதல்

அத்தியாவசிய ROS கட்டளை-வரி கருவிகளுடன் உங்களைப் பழக்கப்படுத்திக்கொள்ளுங்கள்:

• roscore: மற்ற எல்லா நோடுகளையும் நிர்வகித்து ஒருங்கிணைக்கும் மாஸ்டர் நோடு.
• rosrun: ஒரு பேக்கேஜிலிருந்து ஒரு ROS நோடை இயக்குகிறது.
• roslaunch: ஒரு லாஞ்ச் கோப்பைப் (XML வடிவம்) பயன்படுத்தி ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட ROS நோடுகளைத் தொடங்குகிறது, இது சிக்கலான கணினி தொடக்கத்தை எளிதாக்குகிறது.
• rostopic: டாபிக்குகளை ஆய்வு செய்து தொடர்பு கொள்கிறது (டாபிக்குகளை பட்டியலிடு, செய்திகளை எதிரொலி, செய்திகளை வெளியிடு).
• rosservice: சேவைகளை ஆய்வு செய்து தொடர்பு கொள்கிறது.
• rosnode: நோடுகளை பட்டியலிட்டு ஆய்வு செய்கிறது.

3. உங்கள் முதல் ROS பேக்கேஜை உருவாக்குதல்

ஒரு ROS பேக்கேஜ் என்பது மென்பொருள் அமைப்பின் அடிப்படை அலகு. உங்கள் நோடுகள், ஸ்கிரிப்டுகள் மற்றும் உள்ளமைவுக் கோப்புகளைக் கொண்ட பேக்கேஜ்களை உருவாக்க நீங்கள் கற்றுக்கொள்வீர்கள்.

ஒரு பேக்கேஜை உருவாக்க படிகள்:

1. உங்கள் ROS வொர்க்ஸ்பேஸின் src கோப்பகத்திற்குச் செல்லவும்.
2. கட்டளையைப் பயன்படுத்தவும்: catkin_create_pkg my_package_name roscpp rospy std_msgs (ROS 1 க்கு) அல்லது ros2 pkg create --build-type ament_cmake my_package_name (ROS 2 க்கு).

இந்தக் கட்டளை package.xml மற்றும் CMakeLists.txt (C++ க்கு) அல்லது setup.py (பைத்தானுக்கு) போன்ற நிலையான ROS பேக்கேஜ் கோப்புகளுடன் ஒரு புதிய கோப்பகத்தை உருவாக்குகிறது.

4. ROS நோடுகளை எழுதுதல்

ROS நோடுகளை எழுதுவது என்பது ROS கிளையன்ட் நூலகங்களை (C++ க்கு roscpp மற்றும் பைத்தானுக்கு rospy) பயன்படுத்தி பப்ளிஷர்கள், சப்ஸ்கிரைபர்கள், சேவை கிளையண்டுகள்/சர்வர்கள் மற்றும் செயல் கிளையண்டுகள்/சர்வர்களை உருவாக்குவதை உள்ளடக்குகிறது.

பைத்தான் எடுத்துக்காட்டு (ROS 1 `rospy`): ஒரு எளிய பப்ளிஷர்

import rospy
from std_msgs.msg import String

def talker():
    pub = rospy.Publisher('chatter', String, queue_size=10)
    rospy.init_node('talker', anonymous=True)
    rate = rospy.Rate(1) # 1hz
    while not rospy.is_shutdown():
        hello_str = "hello world %s" % rospy.get_time()
        rospy.loginfo(hello_str)
        pub.publish(hello_str)
        rate.sleep()

if __name__ == '__main__':
    try:
        talker()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

C++ எடுத்துக்காட்டு (ROS 1 `roscpp`): ஒரு எளிய பப்ளிஷர்

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"

int main(int argc, char **argv)
{
  ros::init(argc, argv, "talker");
  ros::NodeHandle nh;
  ros::Publisher chatter_pub = nh.advertise("chatter", 1000);
  ros::Rate loop_rate(1);

  while (ros::ok())
  {
    std_msgs::String msg;
    msg.data = "Hello World";
    chatter_pub.publish(msg);
    
    ros::spinOnce();

    loop_rate.sleep();
  }

  return 0;
}

5. உங்கள் வொர்க்ஸ்பேஸைத் தொகுத்தல்

ROS பேக்கேஜ்களை உருவாக்கிய அல்லது மாற்றியமைத்த பிறகு, உங்கள் வொர்க்ஸ்பேஸை catkin_make (ROS 1) அல்லது colcon build (ROS 2) ஐப் பயன்படுத்தி தொகுக்க வேண்டும். இந்த செயல்முறை உங்கள் C++ நோடுகளை உருவாக்குகிறது மற்றும் உங்கள் பைத்தான் ஸ்கிரிப்டுகளை ROS ஆல் கண்டறியக்கூடியதாக மாற்றுகிறது.

ROS 1:

cd ~/catkin_ws # அல்லது உங்கள் வொர்க்ஸ்பேஸ் கோப்பகம்
catkin_make
source devel/setup.bash

ROS 2:

cd ~/ros2_ws # அல்லது உங்கள் வொர்க்ஸ்பேஸ் கோப்பகம்
colcon build
source install/setup.bash

மேம்பட்ட ROS கருத்துக்கள் மற்றும் பயன்பாடுகள்

நீங்கள் அடிப்படைகளைப் புரிந்துகொண்டவுடன், மேலும் மேம்பட்ட ROS கருத்துக்கள் மற்றும் பயன்பாடுகளை ஆராயலாம்:

ROS நேவிகேஷன் ஸ்டாக்

ROS நேவிகேஷன் ஸ்டாக் என்பது மொபைல் ரோபோக்கள் தங்கள் சூழலில் தன்னாட்சியாக செல்ல உதவும் ஒரு சக்திவாய்ந்த கருவிகளின் தொகுப்பாகும். இது போன்ற பணிகளைக் கையாளுகிறது:

• உலகளாவிய திட்டமிடல்: ஒரு வரைபடத்தில் ஒரு தொடக்கத்திலிருந்து ஒரு இலக்கு நிலைக்கு ஒரு பாதையைக் கண்டறிதல்.
• உள்ளூர் திட்டமிடல்: உடனடித் தடைகளைத் தவிர்த்து, உலகளாவிய பாதையைப் பின்பற்ற வேகக் கட்டளைகளை உருவாக்குதல்.
• உள்ளூர்மயமாக்கல்: வரைபடத்தில் ரோபோவின் நிலையை மதிப்பிடுதல்.
• வரைபட மேலாண்மை: ஆக்கிரமிப்பு கட்ட வரைபடங்களை உருவாக்குதல் மற்றும் பயன்படுத்துதல்.

தன்னாட்சி கிடங்கு ரோபோக்கள், டெலிவரி ட்ரோன்கள் மற்றும் பல்வேறு சூழல்களில் செயல்படும் சேவை ரோபோக்கள் போன்ற பயன்பாடுகளுக்கு இந்த ஸ்டாக் முக்கியமானது.

ROS கையாளுதல் (Manipulation)

கைகள் அல்லது கிரிப்பர்களைக் கொண்ட ரோபோக்களுக்கு, ROS கையாளுதலுக்கான நூலகங்கள் மற்றும் கருவிகளை வழங்குகிறது. இதில் அடங்குவன:

• MoveIt!: இயக்கத் திட்டமிடல், மோதல் சரிபார்ப்பு மற்றும் ரோபோ கைகளைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் கட்டமைப்பு.
• புலனுணர்வு: பொருட்களைக் கண்டறிந்து அவற்றின் நிலைகளை மதிப்பிடுவதற்கு 3D சென்சார் தரவை (எ.கா., ஆழ கேமராக்களிலிருந்து) செயலாக்குவதற்கான நூலகங்கள்.
• பிடித்தல் (Grasping): பொருட்களின் மீது பிடிகளைத் திட்டமிடுவதற்கும் செயல்படுத்துவதற்கும் அல்காரிதம்கள்.

தொழில்துறை ஆட்டோமேஷன், ரோபோ அறுவை சிகிச்சை மற்றும் அசெம்பிளி பணிகளுக்கு இந்தக் திறன்கள் அவசியம்.

புலனுணர்வுக்கான ROS

புலனுணர்வு என்பது நவீன ரோபாட்டிக்ஸின் ஒரு மூலக்கல்லாகும், இது ரோபோக்கள் தங்கள் சுற்றுப்புறங்களைப் புரிந்துகொள்ள உதவுகிறது. ROS பல கணினி பார்வை மற்றும் சென்சார் செயலாக்க நூலகங்களுடன் தடையின்றி ஒருங்கிணைக்கிறது:

• OpenCV: பட செயலாக்கம் மற்றும் கணினி பார்வை பணிகளுக்கான ஒரு அடிப்படை நூலகம்.
• PCL (Point Cloud Library): LiDAR ஸ்கேன்கள் போன்ற 3D சென்சார் தரவை செயலாக்குவதற்கு.
• கணினி பார்வை நோடுகள்: பொருள் கண்டறிதல் (எ.கா., YOLO, SSD ஐப் பயன்படுத்தி), அம்சம் பொருத்தம் மற்றும் SLAM (ஒரே நேரத்தில் உள்ளூர்மயமாக்கல் மற்றும் வரைபடமாக்கல்) போன்ற பணிகளுக்கான முன் கட்டப்பட்ட நோடுகள்.

தன்னாட்சி வாகனங்கள் மற்றும் ஆய்வு ட்ரோன்கள் போன்ற மாறும் மற்றும் கட்டமைக்கப்படாத சூழல்களில் செயல்படும் ரோபோக்களுக்கு இந்தக் கருவிகள் முக்கியமானவை.

ROS மற்றும் AI/ML ஒருங்கிணைப்பு

ROS மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவு/இயந்திரக் கற்றல் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான ஒருங்கிணைப்பு ரோபாட்டிக்ஸை ஆழமாக மாற்றுகிறது. ML மாடல்களைப் பயன்படுத்துவதற்கும் சோதிப்பதற்கும் ROS ஒரு சிறந்த தளமாக செயல்படுகிறது:

• TensorFlow/PyTorch ஒருங்கிணைப்பு: ML மாடல்களுக்கு இன்ஃபரன்ஸ் இயக்க ROS நோடுகளை உருவாக்கலாம், இது மேம்பட்ட பொருள் அங்கீகாரம், சொற்பொருள் பிரிவு மற்றும் வலுவூட்டல் கற்றல் அடிப்படையிலான கட்டுப்பாடு போன்ற பணிகளை செயல்படுத்துகிறது.
• தரவு சேகரிப்பு: ROS-ன் rosbag கருவி சென்சார்களிடமிருந்து பெரிய தரவுத்தொகுப்புகளைச் சேகரிப்பதற்கு விலைமதிப்பற்றது, அவை பின்னர் ML மாடல்களைப் பயிற்றுவிக்கப் பயன்படுகின்றன.
• சிம்-டு-ரியல் பரிமாற்றம்: ROS உடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட கேசிபோ போன்ற சிமுலேட்டர்கள், நவீன AI ரோபாட்டிக்ஸின் ஒரு முக்கிய அம்சமான, மெய்நிகர் சூழல்களில் ரோபோக்களைப் பயிற்றுவிப்பதற்கு முன், அவற்றை உடல் வன்பொருளில் பயன்படுத்துவதற்கு அனுமதிக்கின்றன.

ROS 2: அடுத்த தலைமுறை

ROS 2 என்பது அசல் ROS கட்டமைப்பின் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க பரிணாமமாகும், இது வரம்புகளை நிவர்த்தி செய்து நவீன ரோபாட்டிக்ஸ் மேம்பாட்டிற்கான புதிய அம்சங்களை உள்ளடக்கியது:

• நிகழ்நேர ஆதரவு: நிகழ்நேர கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளுக்கு மேம்படுத்தப்பட்ட ஆதரவு.
• பல-ரோபோ அமைப்புகள்: பல ரோபோக்களை ஒருங்கிணைப்பதற்கான மேம்படுத்தப்பட்ட திறன்கள்.
• பாதுகாப்பு: மேலும் வலுவான தகவல்தொடர்புக்காக உள்ளமைக்கப்பட்ட பாதுகாப்பு அம்சங்கள்.
• பல-தளம்: விண்டோஸ் மற்றும் மேக்ஓஎஸ் உட்பட லினக்ஸைத் தாண்டிய தளங்களுக்கு சிறந்த ஆதரவு.
• DDS (Data Distribution Service): பழைய ROS தகவல் தொடர்பு அடுக்கை மாற்றியது, மேம்பட்ட செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மையை வழங்குகிறது.

ரோபாட்டிக்ஸ் நிலப்பரப்பு முதிர்ச்சியடையும் போது, ROS 1 மற்றும் ROS 2 இரண்டையும் புரிந்துகொள்வது பெருகிய முறையில் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது.

ROS-ன் உலகளாவிய தாக்கம் மற்றும் பயன்பாடுகள்

ROS-ன் செல்வாக்கு உலகளவில் பரவியுள்ளது, பல்வேறு துறைகளில் புதுமைகளை மேம்படுத்துகிறது:

• தன்னாட்சி வாகனங்கள்: உலகெங்கிலும் உள்ள நிறுவனங்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள் ROS-ஐ சுயமாக ஓடும் கார் தொழில்நுட்பங்களை உருவாக்கப் பயன்படுத்துகின்றன, அதன் வழிசெலுத்தல், புலனுணர்வு மற்றும் கட்டுப்பாட்டுத் திறன்களைப் பயன்படுத்துகின்றன.
• தொழில்துறை ஆட்டோமேஷன்: உற்பத்தியாளர்கள் அசெம்பிளி லைன்களில், தளவாடங்களில் மற்றும் தர ஆய்வுக்கு அறிவார்ந்த ரோபோக்களுக்கு ROS-ஐப் பயன்படுத்துகின்றனர். ஜெர்மனியில் உள்ள வாகனத் தொழிற்சாலைகள், ஆசியாவில் உள்ள மின்னணு உற்பத்தி மற்றும் வட அமெரிக்காவில் உள்ள தானியங்கு கிடங்குகளில் உதாரணங்களைக் காணலாம்.
• சுகாதாரம்: ரோபோ அறுவை சிகிச்சை அமைப்புகள், நோயாளி உதவி ரோபோக்கள் மற்றும் ஆய்வக ஆட்டோமேஷன் தளங்கள் பெரும்பாலும் துல்லியமான கட்டுப்பாடு மற்றும் தொடர்புக்கு ROS-ஐப் பயன்படுத்துகின்றன.
• விவசாயம்: ஐரோப்பா, வட அமெரிக்கா மற்றும் ஆஸ்திரேலியா முழுவதும் உள்ள விவசாய மையங்களில் உள்ள தன்னாட்சி டிராக்டர்கள், துல்லியமான தெளிப்பு ட்ரோன்கள் மற்றும் அறுவடை ரோபோக்கள் பெருகிய முறையில் ROS-ஐ ஏற்றுக்கொள்கின்றன.
• ஆராய்ச்சி மற்றும் கல்வி: ROS உலகளவில் பல்கலைக்கழகங்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சி ஆய்வகங்களில் ஒரு முக்கிய அங்கமாகும், இது அடுத்த தலைமுறை ரோபாட்டிக்ஸ் வல்லுநர்கள் மற்றும் AI ஆராய்ச்சியாளர்களை வளர்க்கிறது.

ROS புரோகிராமிங்கில் உள்ள சவால்கள் மற்றும் சிறந்த நடைமுறைகள்

ROS சக்தி வாய்ந்தது என்றாலும், பயனுள்ள வளர்ச்சிக்கு சில சவால்கள் மற்றும் சிறந்த நடைமுறைகளைப் பின்பற்றுவது அவசியம்:

சவால்கள்

• சிக்கலான அமைப்புகளை பிழைத்திருத்தம் செய்தல்: பரவலாக்கப்பட்ட அமைப்புகளை பிழைத்திருத்தம் செய்வது சிக்கலானதாக இருக்கலாம். rqt_graph மற்றும் rosbag போன்ற ROS கருவிகளில் தேர்ச்சி பெறுவது அவசியம்.
• செயல்திறன் மேம்படுத்தல்: உயர்-அதிர்வெண் பணிகள் அல்லது வளம்-குறைந்த ரோபோக்களுக்கு, C++ நோடுகளை மேம்படுத்துதல் மற்றும் திறமையான செய்தி வரிசைப்படுத்தல் ஆகியவை முக்கியமானவை.
• நிகழ்நேர செயல்திறன்: ROS-ல் உண்மையான நிகழ்நேரக் கட்டுப்பாட்டை அடைவதற்கு கவனமாக கணினி உள்ளமைவு மற்றும் பெரும்பாலும் சிறப்பு நிகழ்நேர இயக்க முறைமைகள் (RTOS) தேவைப்படுகின்றன. ROS 2 இதற்கு சிறந்த அடித்தளங்களை வழங்குகிறது.
• இருக்கும் அமைப்புகளுடன் ஒருங்கிணைப்பு: மரபு வன்பொருள் அல்லது தனியுரிம மென்பொருளுடன் ROS-ஐ ஒருங்கிணைப்பது இணக்கத்தன்மை சவால்களை முன்வைக்கலாம்.

சிறந்த நடைமுறைகள்

• மாடுலர் வடிவமைப்பு: சிக்கலான பணிகளை சிறிய, மீண்டும் பயன்படுத்தக்கூடிய நோடுகளாக உடைக்கவும்.
• தெளிவான பெயரிடும் மரபுகள்: நோடுகள், டாபிக்குகள் மற்றும் அளவுருக்களுக்கு விளக்கமான பெயர்களைப் பயன்படுத்தவும்.
• விரிவான ஆவணப்படுத்தல்: உங்கள் பேக்கேஜ்கள் மற்றும் நோடுகளை முழுமையாக ஆவணப்படுத்தவும்.
• பதிப்புக் கட்டுப்பாடு: கூட்டு வளர்ச்சிக்கு Git அல்லது பிற பதிப்புக் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளைப் பயன்படுத்தவும்.
• சிமுலேஷன்: உடல் வன்பொருளில் பயன்படுத்துவதற்கு முன் சோதனை மற்றும் மேம்பாட்டிற்காக Gazebo போன்ற சிமுலேட்டர்களை விரிவாகப் பயன்படுத்தவும்.
• ROS 2 தழுவல்: புதிய திட்டங்களுக்கு, அதன் நவீன கட்டமைப்பு மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட அம்சங்கள் காரணமாக ROS 2 உடன் தொடங்கவும்.

ROS புரோகிராமிங்கின் எதிர்காலம்

ROS-ன் பரிணாம வளர்ச்சி ரோபாட்டிக்ஸ் மற்றும் AI இல் உள்ள முன்னேற்றங்களுடன் நெருக்கமாகப் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது. அறிவார்ந்த, தன்னாட்சி அமைப்புகளுக்கான தேவை அதிகரித்து வருவதால், ROS தொடர்ந்து ஒரு முக்கிய கட்டமைப்பாக இருக்கும். எதிர்கால வளர்ச்சிகள் இவற்றில் கவனம் செலுத்த வாய்ப்புள்ளது:

• எட்ஜ் கம்ப்யூட்டிங் மற்றும் உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளுக்கு மேம்படுத்தப்பட்ட ஆதரவு.
• மேலும் அதிநவீன AI/ML ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் வரிசைப்படுத்தல் கருவிகள்.
• மேம்படுத்தப்பட்ட சைபர் பாதுகாப்பு மற்றும் பாதுகாப்பு அம்சங்கள்.
• பிற ரோபாட்டிக்ஸ் கட்டமைப்புகள் மற்றும் தரங்களுடன் அதிக இயங்குதன்மை.

முடிவுரை

நவீன ரோபோ அமைப்புகளை உருவாக்க விரும்பும் எவருக்கும் ரோபோ இயக்க முறைமை (ROS) புரோகிராமிங் ஒரு அடிப்படைத் திறமையாகும். அதன் நெகிழ்வான கட்டமைப்பு, விரிவான நூலகங்கள் மற்றும் துடிப்பான உலகளாவிய சமூகம் ஆகியவை புதுமைக்கான இணையற்ற கருவியாக ஆக்குகின்றன. அதன் முக்கிய கொள்கைகளைப் புரிந்துகொண்டு, அதன் கருவிகளில் தேர்ச்சி பெற்று, சிறந்த நடைமுறைகளைக் கடைப்பிடிப்பதன் மூலம், உலகெங்கிலும் உள்ள தொழில்துறைகளை வடிவமைத்து வாழ்க்கையை மேம்படுத்தும் அறிவார்ந்த ரோபோக்களை உருவாக்க ROS-ன் திறனை நீங்கள் திறக்கலாம். நீங்கள் கலிபோர்னியாவில் தன்னாட்சி வாகனங்களில் பணிபுரிந்தாலும், ஜப்பானில் தொழில்துறை ஆட்டோமேஷனில் பணிபுரிந்தாலும், அல்லது ஐரோப்பாவில் ஆராய்ச்சி செய்தாலும், ROS ரோபோ முன்னேற்றத்தை இயக்க ஒரு பொதுவான மொழி மற்றும் கருவித்தொகுப்பை வழங்குகிறது.