ROS Nedir? (Robot Operating System)

ROS(Robot Operating System), isminden işletim sistemi gibi anlaşılsa da aslında değildir. ROS bilgisayar üzerinden robot bileşenlerini kontrol etmemizi sağlan BSD lisanslı bir yazılım sistemdir. Açık kaynak kodlu bir yazılımdır ve ROS’u kullanabilmemiz için Linux tabanlı bir işletim sistemine ihtiyaç vardır. Bu uygulamanın amacı robot ve programcı arasındaki ilişkiyi sağlamak ve belirli bir standart oluşturmaktır. ROS içinde barındırdığı standart kütüphanelerin ve desteklediği cihazların dışında, geliştiricler tarafından yazılmış kütüphanelere ve sürücülere de destek verdiği için her geçen gün kapsamını arttırmakta ve robot dünyasında standart konumunu almaktadır.

ROS robotlarda yaygın olarak kullanılan bir yazılımdır. Kod üzerinden çok az değişiklik yaparak diğer robotlar üzerinde de çalışabilecek bir yazılım parçası geliştirmeyi hedefler. ROS sayesinde standart bir robot için yazılan standart bir algoritma yükle-kullan hızında çalıştırılabilir konumda olacaktır. Robota takılan sensörlerden alınan veri ROS ile bilgisayara ulaşacaktır, bilgisayarda işlenen veri robota bir görev olarak geri dönebilecektir. Aradaki bu haberleşme sistemi ROS arayüzündeki topicler ve mesajlar yardımıyla yapılacaktır. ROS, Gazebo simülasyon ortamıyla tam uyumlu olarak çalışmaktadır. Bu sayede projenin prototip aşamasında ROS Package haline getirilen geliştirilen veri yapısını test etmek için Gazebo simülasyon ortamı hızlı bir geliştirme için kullanılabilir.

ROS ilk olarak 2007 yılında Stanford Yapay Zeka Laboratuvarı’nda geliştirilmeye başlandı. Çalışmalar 2008 ve 2013 yılları arasında Willow Garage enstitüsünde devam etti. Bu süre içerisinden bu enstitüdeki mühendisler yirmiden fazla kurum ile görüşüp işbirliği yaptılar. Bu kurumlar, donanım ekleyerek ve kod örnekleri ile ROS’ ta proje geliştirmeye başlamışlardır. Daha sonrasında ise robot üreten şirketlerde ROS’da kullanılmak için ürünlerini ROS’a adapte etmeye başlamışlardır. 2013 yılının şubat ayında ROS yönetimi OSR Vakfı bünyesine geçiş yaptı. Yine aynı yıl Ağustos ayında Willow Garage, Suitable Technologies adlı şirkete devredildi. Willow Garage Tarafından oluşturulan PR2’nin destek sorumlulukları da Clearpath Robotics tarafından alındı. Tüm bu değişim ve gelişmelerin ardından robotlarda kullanılan sensörler ve aktuatörler de ROS ile kullanılmak üzere tekrardan uyarlanmışlardır. Her geçen gün ROS destekli cihazların sayısı artmaktadır.

Bir ROS sistemi yayınlama/abone mesajlaşma modelini kullanarak diğer düğümler ile iletişim kuran düğümlerden oluşur. Bir ROS sistemi içerisinden birçok düğüm bulunabilir. Düğümler, hesaplama yapabilen işlemlerdir. Örneğin; bir düğüm kameradan görüntü alır, bir düğüm görüntüyü işler, bir düğüm görüntüyü görüntülenmesini sağlayabilir. Bu düğümlerin birbirlerinden haberdar olup birbirleri ile haberleşebilmeleri için ROS Master’a ihtiyaç vardır. ROS Master merkezi XML-RPC sunucusudur yani mesajları içeren ağ tabanlı bir yapıdır. Biraz daha ayrıntılı şekilde bu konuya açıklık getirecek olursak; ROS, ROS Master ile başlar ve ROS düğümlerinin birbirlerini bulmasını ve birbirleriyle konuşmasını sağlar. Düğümler haberleşmeyi konular yayınlayıp bu konulara abone olarak gerçekleştirir. Diyelim ki robot üzerinden bulunan bir kameradan alınan görüntüleri robot üzerinde ya da başka bir bilgisayarda görmek istiyoruz. Kamera ile iletişim kurmak için bir kamera düğümü, görüntüleri işlemek için bir görüntü işleme düğümü ve görüntü gösterme düğümü vardır. Bu düğümlerin hepsi ROS Master’a kayıtlıdır. Kamera düğümü, ROS Master’a kayıt olurken /image_data adında bir konu yayınlayacağını belirtir. Diğer düğümler ise kameradan yayınlanan bu konuya abone olduklarını belirtir. Bu şekilde kamera düğümü kameradan alınan verileri /image_data konusu üzerinden mesajları diğer düğümlere iletir. Not: Bir düğüm birden fazla konu yayınlayabilir ve birden fazla konuya abone olabilirler.