ElasticROS：面向雾与云机器人的弹性协作机器人操作系统
机器人学
2023-10-05 v2
摘要
机器人正集成更多大型模型以丰富功能并提高精度，这导致计算压力失控。因此，机器人在算力与电池容量方面遭遇瓶颈。雾或云机器人是应对这些问题最受期待的理论之一。云机器人的方法已从系统级发展到节点级。然而，现有节点级系统不够灵活，无法动态适应变化的条件。为此，我们提出 ElasticROS，将现有节点级系统演进为算法级系统。ElasticROS 基于 ROS 与 ROS2。对于雾与云机器人，它是首个具有算法级协作计算的机器人操作系统。ElasticROS 发展弹性协作计算以实现对动态条件的适应性。协作计算算法是 ElasticROS 的核心与挑战。我们抽象该问题并提出一种名为 ElasAction 的算法来解决。它是一种基于在线学习的动态动作决策算法，决定机器人与服务器如何协作。该算法动态更新参数以适应当前机器人所处条件的变化。它根据配置实现计算任务向机器人与服务器的弹性分配。此外，我们证明 ElasAction 的悔值上界为次线性，这保证了其收敛性，从而使 ElasticROS 在弹性方面保持稳定。最后，我们在机器人常见任务（包括 SLAM、抓取与人机对话）上使用 ElasticROS 进行实验，并测量其在延迟、CPU 使用率与功耗方面的性能。算法级 ElasticROS 的表现显著优于现有节点级系统。
引用
@article{arxiv.2209.01774,
title = {ElasticROS: An Elastically Collaborative Robot Operation System for Fog and Cloud Robotics},
author = {Boyi Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.01774},
year = {2023}
}