ROS, an open-source robot operating system, is widely used and rapidly developed in the robotics community. However, running on Linux, ROS does not provide real-time guarantees, while real-time tasks are required in many robot applications such as robot motion control. This paper for the first time presents a real-time ROS architecture called RT-RTOS on multi-core processors. RT-ROS provides an integrated real-time/non-real-time task execution environment so real-time and non-real-time ROS nodes can be separately run on a real-time OS and Linux, respectively, with different processor cores. In such a way, real-time tasks can be supported by real-time ROS nodes on a real-time OS, while non-real-time ROS nodes on Linux can provide other functions of ROS. Furthermore, high performance is achieved by executing real-time ROS nodes and non-real-time ROS nodes on different processor cores. We have implemented RT-ROS on a dual-core processor and conducted various experiments with real robot applications. The experimental results show that RT-ROS can effectively provide real-time support for the ROS platform with high performance by exploring the multi-core architecture

چکیده

ROS یک سیستم عامل منبع باز می باشد که به سرعت توسعه یافته و به طور گسترده ای در جوامع و صنایع رباتیکی مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال برای اجرا شدن در لینوکس این سیستم عامل ضمانت های اجرای بلادرنگ را فراهم نمی­ کند در حالیکه وظایف و اعمال  بلادرنگ در بسیاری از برنامه های رباتیک مانند کنترل حرکت ربات بسیار مورد نیاز می باشند. این مقاله برای اولین بار یک معماری ROS بلادرنگ (که RT-ROS نامیده می شود) را در پردازنده های چند هسته ای ارائه نموده است. این معماری یک محیط اجرای اعمال بلادرنگ/غیر بلادرنگ را فراهم کرده است بنابراین گره های ROS بلادرنگ یا غیر بلادرنگ می توانند به صورت جداگانه به ترتیب در یک سیستم عامل بلادرنگ و لینوکس با پردازنده های با هسته متفاوت اجرا گردند. در چنین روشی وظایف بلادرنگ می توانند به وسیله گره های بلادرنگ ROS در یک سیستم عامل بلادرنگ پشتیبانی گردد در حالیکه گره های غیربلادرنگ در لینوکس می توانند سایر اعمال و وظایف ROS را فراهم نمایند. علاوه بر این، کارآیی بالا به وسیله اجرای گره های بلادرنگ و غیربلادرنگ ROS در پردازنده های با هسته متفاوت بدست می آید. ما معماری RT-ROS را بر روی یک پردازنده دو هسته ای پیاده سازی نموده و آزمایش های مختلفی را با برنامه های ربات واقعی اجرا کرده ایم. نتایج آزمایشات نشان می­دهد که این معماری با کاوش و بررسی معماری چند هسته ای می تواند به صورت موثری از عملکرد بلادرنگ در ROS با کارآیی بالا ، پشتیبانی نماید.

1-مقدمه

ROS یک سیستم عامل ربات منبع باز می باشد که به سرعت توسعه یافته و به صورت گسترده ای در صنایع رباتیک مورد استفاده قرار گرفته است ]1[. براساس چارچوب این سیستم عامل محققان بسیاری نرم افزار خودشان را برای ربات های مختلفی مانند Barrett WAM [2] و Raven [3] توسعه داده اند. اگرچه ROS بر روی لینوکس اجرا می گردد اما نمی نواند ضمانت های بلادرنگ را فراهم نماید...