¿Qué es el ROS (Robot Operating System): cómo funciona y para qué sirve?

por Erick Roch Moraguez

Image Source: Unsplash‍

Tabla de contenidos

Introducción a ROS
¿Qué es un sistema operativo para robots?
Historia de ROS
¿Cómo funciona ROS?
Arquitectura y componentes de ROS
Ventajas del uso de ROS
Aplicaciones ROS
Herramientas y bibliotecas ROS
Aprendizaje de ROS – cursos y recursos
Futuro de ROS
Conclusión

El mundo de la robótica ha evolucionado a un ritmo vertiginoso, con el desarrollo regular de máquinas nuevas y avanzadas. Con una complejidad cada vez mayor, se ha vuelto esencial disponer de un software que pueda gestionar las necesidades de las máquinas modernas y que, al mismo tiempo, sea lo suficientemente flexible como para adaptarse a las nuevas. Aquí es donde entra en juego ROS (Robot Operating System). ROS es un marco de código abierto que permite a los desarrolladores crear aplicaciones robóticas complejas utilizando una colección de bibliotecas y herramientas de software. En este artículo exploraremos qué es ROS, cómo funciona y para qué puede utilizarse.

Introducción a ROS

ROS es un framework de código abierto que proporciona una colección de librerías de software y herramientas para ayudar a los desarrolladores a crear aplicaciones robóticas complejas. Fue desarrollado por primera vez en 2007 por Willow Garage, un laboratorio de investigación robótica de California. En la actualidad, su mantenimiento corre a cargo de la organización Open Robotics. ROS está diseñado para ser flexible y modular, lo que permite a los desarrolladores crear soluciones personalizadas adaptadas a sus necesidades específicas. También es muy extensible, con un vasto ecosistema de herramientas y bibliotecas que pueden utilizarse para crear aplicaciones complejas.

¿Qué es un sistema operativo para robots?

Un sistema operativo para robots es similar a un sistema operativo para un ordenador. Proporciona un conjunto de servicios que permiten que el software se ejecute en el hardware. En el caso de los robots, el sistema operativo proporciona servicios que permiten al software interactuar con los sensores y actuadores del robot. ROS no es un sistema operativo tradicional, sino un marco de software que proporciona un conjunto de herramientas y bibliotecas para crear aplicaciones robóticas. ROS está diseñado para ser independiente de la plataforma, lo que significa que puede utilizarse en una amplia gama de plataformas de hardware.

Historia de ROS

ROS fue desarrollado por primera vez en 2007 por Willow Garage, un laboratorio de investigación robótica de California. El laboratorio buscaba una forma de simplificar el desarrollo de aplicaciones robóticas, y vieron la necesidad de una plataforma flexible y modular que pudiera utilizarse para crear aplicaciones complejas. ROS se desarrolló como un proyecto de código abierto y rápidamente ganó popularidad entre la comunidad robótica. En la actualidad, ROS es mantenido por la organización Open Robotics, que garantiza que se mantiene al día de los últimos avances en robótica.

¿Cómo funciona ROS?

ROS está construido sobre una arquitectura distribuida, lo que significa que está diseñado para trabajar en múltiples máquinas. Esto permite utilizar ROS tanto en proyectos a pequeña como a gran escala. ROS proporciona un conjunto de servicios que permiten al software comunicarse entre sí, incluso si se están ejecutando en diferentes máquinas. Estos servicios incluyen el paso de mensajes, las llamadas a procedimientos remotos y los servidores de parámetros. ROS también proporciona un conjunto de herramientas y bibliotecas que pueden utilizarse para crear aplicaciones, incluidas bibliotecas para visión por ordenador, procesamiento de sensores y planificación del movimiento.

Arquitectura y componentes de ROS

La arquitectura de ROS se basa en una colección de nodos que se comunican entre sí mediante mensajes. Un nodo es un proceso que realiza una tarea específica, como leer los datos de un sensor o controlar un motor. Los nodos pueden estar escritos en C++, Python u otros lenguajes de programación. ROS también proporciona un conjunto de herramientas para construir, ejecutar y gestionar nodos. Estas herramientas incluyen roscpp, que es una implementación C++ de ROS, y rospy, que es una implementación Python de ROS.

ROS también proporciona un conjunto de tipos de mensajes estándar que pueden utilizarse para comunicarse entre nodos. Estos tipos de mensajes incluyen datos de sensores, comandos de control y mensajes de estado. ROS también incluye un servidor de parámetros, que es un almacén de clave-valor compartido que puede utilizarse para almacenar datos de configuración de los nodos.

Ventajas del uso de ROS

Una de las principales ventajas de utilizar ROS es su flexibilidad. ROS está diseñado para ser modular, lo que significa que se puede utilizar para construir una amplia gama de aplicaciones. ROS también proporciona un gran ecosistema de herramientas y bibliotecas que se pueden utilizar para construir aplicaciones complejas rápidamente. Otra ventaja de ROS es su robustez. ROS está diseñado para ser tolerante a fallos, lo que significa que puede recuperarse de errores y seguir funcionando incluso si algunos nodos fallan.

Aplicaciones ROS

ROS puede utilizarse para crear una amplia gama de aplicaciones robóticas, como la automatización industrial, los coches autoconducidos y los drones. En la automatización industrial, ROS puede utilizarse para controlar robots que realizan tareas repetitivas, como soldar o pintar. En los coches autoconducidos, ROS puede utilizarse para procesar datos de sensores y controlar el movimiento del coche. En los drones, ROS puede utilizarse para controlar su vuelo y procesar los datos de los sensores.

Herramientas y bibliotecas ROS

ROS ofrece un amplio ecosistema de herramientas y bibliotecas que pueden utilizarse para crear aplicaciones robóticas complejas. Algunas de las bibliotecas más populares son OpenCV para visión por ordenador, PCL para procesamiento de nubes de puntos y MoveIt para planificación del movimiento. ROS también proporciona un conjunto de herramientas para construir, ejecutar y gestionar nodos. Estas herramientas incluyen roscpp, que es una implementación C++ de ROS, y rospy, que es una implementación Python de ROS.

Aprendizaje de ROS – cursos y recursos

Aprender ROS puede ser un reto para los principiantes, pero hay muchos recursos disponibles para ayudar. El sitio web de ROS proporciona un conjunto de tutoriales y documentación que se puede utilizar para aprender los conceptos básicos. También hay muchos cursos en línea y libros disponibles que cubren ROS con más detalle. Algunos cursos populares incluyen el curso ROS para principiantes en Udemy y el curso ROS 101 en Robot Ignite Academy.

Futuro de ROS

El futuro de ROS parece brillante, con nuevos desarrollos y avances que se realizan con regularidad. Uno de los avances más significativos de los últimos años ha sido la integración de ROS con otros marcos de software, como Gazebo y TensorFlow. Esta integración ha permitido crear aplicaciones más complejas y potentes con ROS. A medida que la robótica siga evolucionando, es probable que ROS siga desempeñando un papel importante en el desarrollo de aplicaciones robóticas.

Conclusión

ROS es un potente marco de código abierto que permite a los desarrolladores crear aplicaciones robóticas complejas utilizando una colección de bibliotecas y herramientas de software. Está diseñado para ser flexible, modular y extensible, lo que lo hace ideal para una amplia gama de aplicaciones robóticas.

ROS ofrece un amplio ecosistema de herramientas y bibliotecas que pueden utilizarse para crear aplicaciones complejas con rapidez. El aprendizaje de ROS puede resultar complicado, pero existen muchos recursos de ayuda. A medida que la robótica siga evolucionando, es probable que ROS siga desempeñando un papel importante en el desarrollo de aplicaciones robóticas.

Qué es una Interfaz (elemento de transición o conexión que facilita el intercambio de datos): cómo funcionan y para qué sirven.‍

Erick Roch Moraguez