CN113626003A - 云端机器人解决方案系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种云端机器人解决方案系统，包括：云端开发模块，用于提供集成开发环境和机器人开发框架，支持依据集成开发环境和机器人开发框架开发各类机器人的应用程序；云端仿真模块，用于提供仿真环境，支持各类机器人在仿真环境中进行多仿真测试任务；部署模块，用于支持开发的各类机器人的应用程序包到终端机器人的下载以安装或在线升级应用。该系统能够提升机器人从业者的机器人开发效率。
Description
技术领域
本发明属于机器人领域，具体涉及一种云端机器人解决方案系统。
背景技术
机器人行业正在越来越广泛和深刻地改变人类的工作和生活，从高度度复杂性装配，到分拣-包装、一公里送达、环境监测、危机搜救，甚至是辅助手术术，都出现了机器人的身影。这些行业应用使得机器人技术需要诸多前沿的学术和工程程能力的大整合：模式识别、传感器技术、人工智能、机器学习、强化学习等。因此，对于机器人行业的从业者来说，开发、模拟和部署就是一件较为困难和耗时的工作。传统的机器人从业者需要在物理世界中部署测试环境，无论是环境搭建、代码集成还是部署测试，都需要花费巨大的时间和人力成本来完成。
发明内容
鉴于上述，本发明的目的是提供一种云端机器人解决方案系统，以提升机器人从业者的机器人开发效率。
实施例提供的一种云端机器人解决方案系统，包括：
云端开发模块，用于提供集成开发环境和机器人开发框架，支持依据集成开发环境和机器人开发框架开发各类机器人的应用程序；
云端仿真模块，用于提供仿真环境，支持各类机器人在仿真环境中进行仿真测试任务；
部署模块，用于支持开发的各类机器人的应用程序包到终端机器人的下载以安装或在线升级应用。
在一个实施例中，所述系统还包括：云端数据处理模块，用于依据仿真测试任务结果和/或真实物理环境中采集的终端机器人运行相关数据进行图像、视频和/或语音的分析，流数据处理。
在一个实施例中，在所述云端开发模块中，通过集成开发环境支持各类机器人应用程序的创建、编辑、编译；
支持开发的应用程序代码的下载和参考；
支持与云端仿真模块的交互通信。
在一个实施例中，所述开发模块具有RobotWizard插件，通过RobotWizard插件实现与RobotWizard服务器的通信交互，方便开发的应用程序的安放配置操作；
通过RobotWizard插件提供示例代码做开发应用程序的参考，通过参考示例代码开发应用程序，利用RobotWizard插件对开发的应用程序进行编译和打包后存储；
通过RobotWizard插件将打包的应用程序同步到云端仿真模块。
在一个实施例中，所述云端仿真模块中，依据从外获取的三维场景数据搭建仿真环境。
在一个实施例中，所述云端仿真模块提供机器人开发框架，通过启动机器人开发框架在仿真环境中运行经云端开发模块开发的应用程序包，以实现仿真测试任务。
在一个实施例中，仿真测试任务运行过程中产生的任务日志被实时查看、存储和下载。
在一个实施例中，所述云端仿真模块还提供强化学习功能，在提供的仿真环境中进行目标任务的强化学习，强化学习策略通过部署模块被部署到终端机器人，以增强终端机器人执行目标任务的效果。
在一个实施例中，终端机器人依据安装或升级的应用在真实物理环境中运行应用任务，进行应用任务的训练。
在一个实施例中，所述云端数据处理模块中，图像、视频和/或语音的分析包括图像、视频和/或语音的识别、合成，将分析结果反馈给仿真环境中的机器人和/或终端机器人以提供更多的环境细节感知。
上述实施例提供的云端机器人解决方案系统，具有的有益效果至少包括：
通过云端开发模块提供集成开发环境和机器人开发框架，方便通过创建、编辑、编译、调试等功能在云端快速开发出应用程序，用户无需本地搭载开发环境即可使用和本地开发环境一样的开发体验，提升应用程序的开发效率；
通过云端仿真模块提供的仿真环境和机器人开发框架，支撑仿真测试任务的部署，支持进行各类机器人在仿真环境中的仿真测试，无需耗费大量人力物力进行线下物理测试，降低了测试成本，支持开发的应用程序在仿真环境中的运行，以仿真测试开发的应用任务效果；
通过云端仿真模块支持从外部获取高质量的三维场景数据以搭建仿真环境，以提升仿真环境的多样性，方便开发应用任务的仿真和测试；
通过部署模块支持对终端实体机器人应用程序的一键部署，包括新应用程序的安装和旧应用程序的在线升级，完成了机器人应用程序的开发-仿真-测试-部署的完整机器人云开发闭环。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是一实施例提供的云端机器人解决方案系统的结构示意图；
图2是一实施例提供的云端仿真模块实现的仿真集群示意图；
图3是另一实施例提供的云端机器人解决方案系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
图1是一实施例提供的云端机器人解决方案系统的结构示意图。如图1所示，实施例提供的云端机器人解决方案系统，包括云端开发模块110，云端仿真模块120，部署模块130，这三个模块的共同作用实现了机器人应用程序的开发、仿真测试以及终端部署的一系列服务，提升了机器人相关工作的效率和质量。
云端开发模块110用于提供集成开发环境(IDE，Integrated DevelopmentEnvironment)和机器人开发框架，支持依据集成开发环境和机器人开发框架开发各类机器人的应用程序。
其中，集成开发环境(IDE，Integrated Development Environment)是用于提供程序开发环境的应用程序，为用户提供一个可以在公共网络使用网页浏览器访问的实时代码工具，一般包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面等工具。这些工具为机器人应用程序的开发提供了基本条件和便利操作，用户可以通过集成开发环境这些工具实现在云端各类机器人应用程序的创建、编辑、编译、调试。
机器人开发框架主要包括支持ROS/ROS2等前沿机器人开发框架，在此开发框架下，配合集成开发环境为ROS/ROS2等机器人开发框架提供的基本条件，实现对机器人应用程序的开发。
云端开发模块110提供的IDE还具有RobotWizard插件，通过RobotWizard插件实现与RobotWizard服务器的通信交互，从而使得用户避免了在本地开发类似应用程序需要复杂的安装配置操作。
其中，RobotWizard插件还提供示例代码做开发应用程序的参考，通IDE提供的代码编辑器，并参考示例代码和开发应用程序，可以利用RobotWizard插件将示例代码同步到代码编辑器的文件夹中，还可以通过代码工作的上传功能，手动操作将从示例代码中选中的代码上传至代码编辑器的文件夹中，其中，支持代码文件或代码文件夹的上传，并支持拖拽方式实现代码的上传，这样可以实现参考示例代码的应用程序的编辑工作。
完成应用程序的编辑工作后，利用RobotWizard插件对应用程序进行编译和打包后操作，RobotWizard插件执行完变异和打包后，将生成的压缩存储在应用程序文件夹内，以供应用程序的部署和下载。
云端开发模块110还支持应用程序代码的下载，当选择下载操作时，可以通过网页端下载压缩的应用程序包到本地的终端机器人以存储和应用。
云端开发模块110还支持与云端仿真模块120的交互通信。即云端开发模块110具备跳转到云端仿真模块120提供的仿真环境的访问操作接口，通过访问操作接口，通过RobotWizard插件将打包的应用程序同步到云端仿真模块120中运行，云端仿真模块120将会启动机器人开发框架运行应用程序包。
云端仿真模块120用于提供仿真环境和机器人开发框架，支持各类机器人在仿真环境中进行批量仿真测试任务。其中，机器人开发框架仍然可以采用ROS/ROS2等前沿机器人开发框架，通过机器人开发框架创建各类仿真任务，支持Gazebo,rviz,rqt,terminal等典型的机器人的仿真任务，如图2所示，通过RobotWizard服务实现终端对各类机器人在云端仿真模块120中仿真集群任务(批量仿真测试任务)的执行。同时可以基于RobotWizard服务通过网页浏览器查看仿真环境中各类机器人运行仿真测试任务时产生的任务日志、仿真界面与仿真数据，仿真结束后，可以通过网页端查看和下载被持久化存储到云端的任务日志。
云端仿真模块120支持从外导入三维场景数据，其中三维场景数据包含了高精度的户型图、纹理、对象物体等，基于导入的三维场景数据来搭建仿真环境，各类机器人基于通过三维场景数据搭建的仿真环境进行仿真测试任务，即支持可拓展的三维环境的仿真测试任务。
基于云端仿真模块120提供的机器人开发框架，通过启动机器人开发框架在仿真环境中运行经云端开发模块110开发的应用程序包，以实现仿真测试任务。
实施例中，云端仿真模块120还提供强化学习功能，在提供的仿真环境中进行目标任务的强化学习，强化学习策略通过部署模块130被部署到终端机器人，以增强终端机器人执行目标任务的效果。具体而言，用户可以通过自己编写的算法程序在云端仿真模块120提供的仿真环境中做出的强化学习动作对应的强化学习策略，并将强化学习策略传输至终端实体机器人进行目标任务，其中目标任务可以是识别任务，分类任务等，这样可以提升终端机器人执行识别任务、分类任务的识别准确率和分类准确率。
部署模块130用于将云端开发的应用程序到终端实体机器人的部署，具体包括支持云端开发好的可部署的可执行应用程序包到终端机器人的下载进行安装，支持在线升级(OTA,Over-The-Air)到终端机器人的下载。
实施例中，在线升级功能使用公共网络，在终端机器人侧接入RobotWizard服务后，基于终端机器人发送的OTA升级请求，通过RobotWizard服务向终端机器人发送指令，以通知终端机器人下载需要更新的应用程序包以到本地进行升级，终端机器人会实时更新自身进度到RobotWizard服务，安装或升级结束后，终端机器人依据安装或升级的应用在真实物理环境中运行应用任务，进行应用任务的训练。
如图3所示，实施例提供的云端机器人解决方案系统，还包括：云端数据处理模块140，用于依据仿真测试任务结果和/或真实物理环境中采集的终端机器人运行相关数据进行图像、视频和/或语音的分析，流数据处理。
其中，仿真测试任务结果包括机器人在仿真环境中进行仿真测试得到的图像、视频以及语音数据。基于蓝牙5.0、WI-FI6、4K摄像等技术，可以在终端实体机器人上安装摄像头、麦克风等物理硬件，实时采集终端实体机器人在真实物理实物理环境中的图像、视频以及语音数据，作为终端机器人运行相关数据并传输至云端数据处理模块140，云端数据处理模块140对图像、视频以及语音数据的毫秒级实时识别和合成，仿真环境中的机器人和/或终端机器人通过无阻塞地调用识别与合成结果，以增强对环境细节感知。
其中，流数据处理是指实时推送的数据，该数据不是一次推动到位的，随时间连续不断推送增长。
上述实施例提供的云端机器人解决方案系统，通过云端开发模块提供集成开发环境和机器人开发框架，方便通过创建、编辑、编译、调试等功能在云端快速开发出应用程序，用户无需本地搭载开发环境即可使用和本地开发环境一样的开发体验，提升应用程序的开发效率。
上述实施例提供的云端机器人解决方案系统，通过云端仿真模块提供的仿真环境和ROS/ROS2等机器人开发框架，支撑仿真测试任务的部署，支持进行各类机器人在仿真环境中的仿真测试，无需耗费大量人力物力进行线下物理测试，降低了测试成本，支持开发的应用程序在仿真环境中的运行，以仿真测试开发的应用任务效果；
上述实施例提供的云端机器人解决方案系统，通过云端仿真模块支持从外部获取高质量的三维场景数据，依据三维场景数据进行多维度大批次的仿真环境搭建，以提升仿真环境的多样性，满足用户在线下开发环境中难以实现的场景多样性的需求，方便开发应用任务的仿真和测试。
上述实施例提供的云端机器人解决方案系统，通过部署模块提供终端本地机器人云端注册的功能，以安全控制本地机器人，即支持对终端实体机器人应用程序的一键部署，包括新应用程序的安装和旧应用程序的在线升级，完成了机器人应用程序的开发-仿真-测试-部署的完整机器人云开发闭环。
上述实施例提供的云端机器人解决方案系统，开发的应用程序可以被保存作为实例程序，并设定合理价格，以供其他机器人从业者有偿参考。
总之，上述实施例提供的云端机器人解决方案系统，是一套云端开发、云端仿真，并云端到终端部署的系统，机器人从从业者可以把精力集中在工程开发、调试逻辑、提高测试覆盖率等核心研发任务，从而极大地提高工作效率。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种云端机器人解决方案系统，其特征在于，包括：
云端开发模块，用于提供集成开发环境和机器人开发框架，支持依据集成开发环境和机器人开发框架开发各类机器人的应用程序；
云端仿真模块，用于提供仿真环境，支持各类机器人在仿真环境中进行多仿真测试任务；
部署模块，用于支持开发的各类机器人的应用程序包到终端机器人的下载以安装或在线升级应用。
2.根据权利要求1所述的云端机器人解决方案系统，其特征在于，所述系统还包括：云端数据处理模块，用于依据仿真测试任务结果和/或真实物理环境中采集的终端机器人运行相关数据进行图像、视频和/或语音的分析，流数据处理。
3.根据权利要求1或2所述的云端机器人解决方案系统，其特征在于，在所述云端开发模块中，通过集成开发环境支持各类机器人应用程序的创建、编辑、编译、调试；
支持开发的应用程序代码的下载和参考；
支持与云端仿真模块的交互通信。
4.根据权利要求3所述的云端机器人解决方案系统，其特征在于，所述云端开发模块具有RobotWizard插件，通过RobotWizard插件实现与RobotWizard服务器的通信交互，方便开发的应用程序的安放配置操作；
通过RobotWizard插件提供示例代码做开发应用程序的参考，通过参考示例代码开发应用程序，利用RobotWizard插件对开发的应用程序进行编译和打包后存储；
通过RobotWizard插件将打包的应用程序同步到云端仿真模块。
5.根据权利要求1所述的云端机器人解决方案系统，其特征在于，所述云端仿真模块中，依据从外获取的三维场景数据搭建仿真环境。
6.根据权利要求1或5所述的云端机器人解决方案系统，其特征在于，所述云端仿真模块提供机器人开发框架，通过启动机器人开发框架在仿真环境中运行经云端开发模块开发的应用程序包，以实现仿真测试任务。
7.根据权利要求1所述的云端机器人解决方案系统，其特征在于，仿真测试任务运行过程中产生的任务日志被实时查看、存储和下载。
8.根据权利要求1所述的云端机器人解决方案系统，其特征在于，所述云端仿真模块还提供强化学习功能，在提供的仿真环境中进行目标任务的强化学习，强化学习策略通过部署模块被部署到终端机器人，以增强终端机器人执行目标任务的效果。
9.根据权利要求1所述的云端机器人解决方案系统，其特征在于，终端机器人依据安装或升级的应用在真实物理环境中运行应用任务，进行应用任务的训练。
10.根据权利要求1所述的云端机器人解决方案系统，其特征在于，
所述云端数据处理模块中，图像、视频和/或语音的分析包括图像、视频和/或语音的识别、合成，将分析结果反馈给仿真环境中的机器人和/或终端机器人以提供更多的环境细节感知。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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