基于云平台的多用户多机器人的控制系统实现

Computer Science and Application 计算机科学与应用, 2019, 9(11), 2065-2076

Published Online November 2019 in Hans. /journal/csa

https:///10.12677/csa.2019.911232

Implementation of Control System for

Multi-User and Multi-Robot Based on Cloud Platform

Xuling Jin1, Jianyong Feng2, Yunpeng Shen1, Yingjian Cao1, Jian Ye2

1Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing

2Institute of Computing Technology Chinese Academy of Sciences, Beijing

Received: Nov. 1st, 2019; accepted: Nov. 12th, 2019; published: Nov. 19th, 2019

Abstract

Along with the complexity and diversification of the robot service scene, the numerous data processing and analysis problems collected during the robot work process also need to be solved.

To this end, a collaborative system of multi-user and multi-robot based on cloud platform is de-signed. The system transmits data through the http protocol, and the user sends a text command to the server through Android speech recognition, and the robot acquires the user’s command from the server, then executes and returns the result. The integration of cloud technology and multi-robot systems makes multi-robot systems feature improved energy efficiency, high real-time performance and low cost.

Keywords

Cloud Platform, Android, Robot Operating System (ROS)

基于云平台的多用户多机器人的控制系统

实现

靳旭玲1，冯建勇2，沈云鹏1，曹英健1，叶剑2

1北京建筑大学，北京

2中国科学院计算技术研究所，北京

收稿日期：2019年11月1日；录用日期：2019年11月12日；发布日期：2019年11月19日

靳旭玲 等

摘 要

伴随着机器人服务场景的复杂化、多样化，机器人工作过程中采集的数量种类繁多的数据处理与分析问题也亟待解决。为此，设计一个基于云平台的多用户多机器人的协同工作系统。该系统通过http 协议进行数据传输，用户通过Android 语音识别将文本命令发送到服务器，机器人从服务器获取用户的命令，执行并将结果返还。将云技术和多机器人系统的集成使得多机器人系统具有改进能源效率、实时性高、成本低的特点。

关键词

云平台，Android ，机器人操作系统(ROS)

Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc.

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1. 引言

机器人技术在过去几十年中取得了重大进展，越来越多的机器人也出现在大众视野中，如工业机器人，科研机器人，家庭机器人如扫地机器人等。机器人在现实生活中投入使用极大地便利了人类生活。大部分应用场景中的机器人有一个相同的特点，那就是计算、内存和传感都集成在一个单机系统中，机器人执行任务时，只能利用本地机器人系统中的程序以及资源。这种模式有一个缺点，由于机载硬件和计算资源的限制，当超出预料之外的情况发生或信息资源不足时，则会影响任务的执行。为了解决这个问题，研究人员不断探索，2010年卡基梅隆大学的James Kuffner 教授在Humanoids 国际会议上首先提出了云机器人[1]的概念，获得了大量研究学者的赞同。云机器人依靠云平台[2]上的数据或者代码支持它的操作，并实现自动化[3]，而不是将传感、计算和内存集成到机器人单机系统。它能够借助互联网共享机器人之间的数据[4]，协同工作[5]，打破单一机器人的硬件瓶颈[6]，为云机器人提供了更高的计算能力和存储空间[7]。对于机器人单机系统难以完成的任务[8]，例如需要大量计算的场景识别、数据分析、语音合成等工作[9]，可以借助服务器完成后由机器人访问任务信息，云机器人不需要运算复杂的任务。本研究的主要贡献：1) 对于当前没有一个完整实用的系统实现任务的完整流程机器人系统环境，提供了一种从用户发布任务到任务完成，最后任务结果反馈给用户的闭环形式。2) 依托云服务器构建了机器人云平台，该技术利用云平台中集成的模型为连接该平台的机器人按需提供数据资源，软件管理不必花费大量时间进行调整，并可以快速适配和添加服务。本文对机器人云平台的架构设计进行了一定的探讨，并着力研究更好地实现云平台、机器人与Andorid 应用的协同配合，完成用户任务。整个系统大致分为云服务器、Android 应用[10]和云机器人三个部分。

2. 系统分析与设计

系统架构

本系统需要完成用户通过Android 端将任务发布到服务器，服务器将任务转化为机器人的执行动作，将命令传递给相应的机器人，机器人在完成相应任务后发送相应的反馈结果，最终将结果展示到Android 端供用户查看[11]。基于以上设计，规划出系统框架结构如图1所示。