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  3. 随着人工智能技术的发展，工业机器人已成为当前工业界的热点研究对象。某宇航设备公司为了扩大业务范围，决策层研究决定准备开展工业机器人研制新业务。公司将论证工作交给了软件架构师王工，王工经过分析和调研，从机器人市场现状、领域需求、组成及关键技术和风险分析等方面

随着人工智能技术的发展，工业机器人已成为当前工业界的热点研究对象。某宇航设备公司为了扩大业务范围，决策层研究决定准备开展工业机器人研制新业务。公司将论证工作交给了软件架构师王工，王工经过分析和调研，从机器人市场现状、领域需求、组成及关键技术和风险分析等方面

admin2019-02-25  35
问题 随着人工智能技术的发展，工业机器人已成为当前工业界的热点研究对象。某宇航设备公司为了扩大业务范围，决策层研究决定准备开展工业机器人研制新业务。公司将论证工作交给了软件架构师王工，王工经过分析和调研，从机器人市场现状、领域需求、组成及关键技术和风险分析等方面开展了综合论证。论证报告指出：首先，为了保障本公司机器人研制的持续性，应根据领域需求选择一种适应的设计架构；其次，为了规避风险，公司的研制工作不能从零开始，应该采用国际开源社区所提供机器人操作系统(Robot Operating System，ROS)作为机器人开发的基本平台。
在讨论会上，架构师李工提出不同意见，他认为公司针对宇航领域已开发了某款嵌入式实时操作系统，且被多种宇航装备使用，可靠性较高。因此应该采用现有架构体系作为机器人的开发平台。会上王工说明了机器人操作系统与该款操作系统的差别，要沿用需要进行改造，投入较大。经过激烈讨论，公司领导同意了王工采用ROS的意见。
王工拟采用的ROS具有分布式进程框架，以点对点设计以及服务和节点管理器方式，使得执行程序可以各自独立地设计，松散地、实时地组合起来。这些进程可以按照功能包和功能包集的方式分组，因而可以容易地分享和发布。请用400字以内文字说明ROS与嵌入式实时操作系统的共同点，以及在实时性和任务通信方式两个方面的差异?
选项
答案共同点：ROS和嵌入式实时操作系统都属于嵌入式操作系统中的不同类型，它们在核心操作系统功能、硬件抽象、底层驱动、程序间消息传递等方面存在共同点。 从实时性方面看，嵌入式实时操作系统关注的是：当外界事件或者数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应；ROS关注的是：采用点对点设计方法、以服务和节点管理器方式构建系统，便于代码复用，使得执行程序可以各自独立地设计，松散地、实时地组合起来。虽然ROS集成了实时代码，但它本身并不具备实时性。 从任务通信方面看，嵌入式实时操作系统主要关注单节点内采用信号、事件、消息队列和共享存储等方式实现任务间的通信；ROS是一种多节点跨平台模块化通信机制。它用节点(Node)的概念表示一个任务，不同节点之间通过事先定义好的格式(包括主题(Topic)、服务(Service)、动作(Action))来实现消息通信的。
解析 随着微电子、计算机和计算方法等技术的突飞猛进的发展，人工智能、物联网和机器人已成为当前工业界和科技界广泛讨论的热门话题。机器人技术最先已从科学研究领域走向了工程化实用，而机器人操作系统则是机器人中的关键部件，它管理着机器人的各种行为、状态和资源分配等。
本考题重点考察考生对当前比较流行的技术的掌握程度，区分传统操作系统知识与机器人操作系统的差异，请考生认真阅读题目对机器人操作系统问题的描述，经过分析、概括等方法，从中分析出题干或备选答案给出含义，正确回答问题中涉及的各类技术要点。
机器人操作系统是近年来在嵌入式操作系统领域发展起来的一种操作系统，它提供类似于操作系统所提供的功能，包括硬件抽象描述、底层驱动程序管理、公用功能的执行、程序间的消息传递、程序算法包管理，它也提供一些工具程序和库用于获取、建立、编写和运行多机整合的程序。机器人操作系统还提供了库和工具来帮助软件开发者创建机器人的应用程序。
机器人操作系统与传统嵌入式实时操作系统的设计目标存在着很大区别，传统嵌入式实时操作系统仅仅关注的是：当外界事件或者数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应；而机器人操作系统主要设计目标是便于机器人研发过程中的代码复用，因此，机器人操作系统是一种分布式的进程框架，使得执行程序可以各自独立地设计，松散地、实时地组合起来。这些进程可以按照功能包和功能包集的方式分组，可以很容易地分享和发布。机器人操作系统的主要特点可归结为以下几点：
(1)点对点设计：通过点对点设计以及服务和节点管理器等机制可以分散由于计算机视觉和语音识别等功能带来的实时计算压力，这种设计能够适应服务机器人遇到的挑战。
(2)不依赖编程语言。机器人操作系统应支持多种编程语言。C++、Python和Lisp语言。为了支持多语言编程，机器人操作系统一般采用一种中立的接口定义语言来实现各模块之间的消息传递。
(3)精简与集成：机器人操作系统一般不修改用户的main函数。所以代码可以被其他的机器人软件使用，它可以很容易和其他的机器人软件平台集成。
(4)便于测试：机器人操作系统很容易集成调试和分解调试。
(5)规模：机器人操作系统适用于大型运行系统和大型程序开发。
通过以上说明，考生完全可以分析出：机器人操作系统是以点对点设计方法、以服务和节点管理器方式构建系统，便于代码复用，使得执行程序可以各自独立地设计，松散地、实时地组合起来等能力为其工作机理。与传统的操作系统存在着本质差异。
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