機器人技術從誕生之初就飽含了夢想與挑戰。
一切始于斯坦福大學,Keenan Wyrobek和Eric Berger注意到機器人界的一個問題:開發人員花費大量時間重新實現軟件基礎設施,而不是開發基于該基礎設施的智能機器人程序。為了解決這個問題,他們在2006年創建了斯坦福個人機器人項目,目標是建立一個通信框架,并在其上開發代碼。
關于ROS的第一篇論文發表于2007年,ROS項目同時開源,向全世界共享。
用開源操作系統ROS開發的第一個機器人PR2(Personal Robotics 2),PR2展示的自主導航和處理復雜任務的能力可謂石破天驚,即便放在十幾年后的今天來看都是非常先進的。
當時也有商業的機器人軟件框架和系統,例如 URBI,功能也非常強大,但為什么ROS能夠勝出呢?其中一個關鍵因素是:社區的力量。雖然URBI非常強大,但它的價格昂貴,并且沒有建立起強大的用戶社區,這限制了它的發展。
雖然ROS在PR2機器人上的得到成功應用,但是Keenan和Eric意識到,要構建一個真正的通用的機器人操作系統,他們需要更多資金和資源。最終,他們與Willow Garage的創始人Scott Hassan會面,Scott決定資助他們的項目,于是Robot Operating System和PR2機器人應運而生。
從2008年到2014年,ROS在Willow Garage的支持下得到了快速發展,在機器人開發者社區的歡迎度飆升。很多開發者開始認識到ROS的價值并開始使用。
但是,Willow Garage因為遲遲不能找到機器人成功的商業模式而被解散,ROS的開發被轉移到新成立的Open Source Robotics Foundation (OSRF)。在這個開源基金會組織下,ROS獲得一些公司的財務贊助,并對外ROS的咨詢和集成服務,ROS項目得以繼續發展,并不斷推出新版本。隨著ROS的發展,越來越多的機器人公司和研究者加入其中,但也帶來了巨大的挑戰:如何保持系統的穩定性和靈活性?
隨著ROS的廣泛應用,它的某些缺陷開始顯現,包括穩定性不夠,模塊化也做的不夠好這些致命性的系統架構問題。為了更好滿足工業界的需求,OSRF決定重構ROS項目,使用了重新設計的系統架構,命名為ROS 2.0。
2015年很多科技大公司開始開發自動駕駛業務,起初ROS因為具備龐大的生態和方便的API,也被擴展,在自動駕駛領域使用,隨著客戶需求的猛增,ROS社區難以應對,很多公司選擇fork ROS來構建他們自己的自動駕駛軟件框架,例如百度開源的CyberRT,它對ROS做了剪裁、架構重構和性能優化,是百度Apollo開源自動駕駛軟件的重要組成部分。
不僅如此,伯克利大學的ERDOS項目也應運而生,ERDOS是Elastic Robotics Dataflow Operating System的簡稱,試圖通過新的架構方法來解決實時數據流的計算問題。
ERDOS使用Rust語言來描述數據流處理過程,把處理數據的節點作為獨立封裝的算子(operators),非常方便實現、擴展、移植,但是因為要求用戶能夠使用Rust語言編程局限了ERDOS的使用范圍。
2022年DORA-RS開源項目被發布,它全稱為Dataflow Oriented Robotics Architecture。它借鑒了ROS,CyberRT和ERDOS這些項目的優點,試圖解決機器人和自動駕駛領域長久以來的一大難題:如何能把繁榮的基于Python的AI算法生態集成到機器人和自動駕駛的軟件開發中,同時能夠高效地處理數據流。它使用Rust語言做數據流的傳輸和調度管理,大大減少了數據的重復拷貝和傳輸。它提供了Rust語言和Python語言之間的無縫集成,減少了跨語言的性能代價。借助Python豐富的算法模塊,開發者可以通過YAML藍圖腳本輕松設計出適用于各類機器人和自動駕駛場景的數據流。DORA為您提供與,實現數據流的零拷貝和高效IPC傳輸,極大提高性能。使得開發者可以專注于應用開發,而無需過多擔心性能問題。
同時與Carla自動駕駛仿真系統完美結合,開發者可以使用DORA-RS提供的基線算法,開發先進的自動駕駛應用,并進行仿真測試。
不僅僅是仿真,DORA-RS同樣支持真實的自動駕駛與控制器系統,無需更改代碼,即可在仿真和現實環境中驗證您的算法。
自動駕駛汽車的現實前景已不再是疑問。但如何確保它們安全、有效地運行?歡迎進入CARLA的世界,一個支持自動駕駛系統開發、培訓和驗證的免費開源模擬器。
起初,來自西班牙 久負盛名Computer Vision Center的Germán Ros博士和Antonio M. López教授開發了SYNTHIA項目,是自動駕駛仿真的一個突破。
但SYNTHIA使用的仿真引擎有嚴格的許可限制,使得它無法完全開源。
在2016 年的CVPR會議上,來自Intel的Vladlen Koltun與Ros German接觸,希望資助他們構建一個完全開源的自動駕駛仿真項目。這就是CARLA的起源。
CARLA的核心理念是開源開放,它被捐獻給Embodied AI Foundation。這意味著任何人都可以獲得、修改、調整并完善其代碼。
今天,全球有超過1,600名活躍用戶在使用CARLA,包括學術界和行業界。幾乎每家大學和大型公司的自動駕駛研究都與CARLA有關。CARLA的最新版本更加真實,增加了行人模型,包括兒童,并對每個模型的骨骼結構進行了精細的控制。CARLA的目標是使每一個團隊,無論大小,都可以參與到自動駕駛的前沿研發中,它助各方在驗證和驗證自動駕駛系統時,提供一個共同、公平的標準。
CARLA還推出了自動駕駛挑戰賽,為各方提供了一個公平的平臺,進行自動駕駛軟件堆棧的驗證。
CARLA團隊致力于為大家提供最好的模擬器,完全免費,讓更多的人能夠為自動駕駛的未來做出貢獻。
接下來是CARLA的擴展——Oasis。它不僅增強了CARLA的易用性,提供了web UI界面,還能輕松地定義地圖、加入車輛和傳感器模型。更重要的是,Oasis支持基于opensceario 2.0的場景描述語言,使得定義駕駛場景變得非常方便。除此之外,它還支持CARLA leaderboard的評分功能,場景測試和測試回看功能。
從ROS到DORA-RS,從有限的實際路測到自由豐富的CARLA+OASIS仿真,這條開源之路承載了無數人的夢想和努力。每一個節點,都是對未來的一次想象和嘗試。
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原文標題:機器人與自動駕駛的開源之旅 | GOSIM 數字紀事
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