Plataforma de simulación multinivel y análisis de prestaciones para sistemas robóticos basados en ROS

Abstract

RESUMEN: La detección de errores en el diseño de un sistema debe producirse cuanto antes dentro del flujo del desarrollo, y poder realizarse en todas las etapas del mismo. La simulación sobre un modelo virtual se ha convertido en una técnica fundamental dentro del proceso de diseño de cualquier sistema electrónico, ya que permite verificar el correcto funcionamiento del sistema en las diferentes etapas del desarrollo, y en caso de detectar errores, corregirlos y probarlo de nuevo con gran agilidad. Para ello, el Grupo de Sistemas Embebidos de la Universidad de Cantabria ha desarrollado la herramienta Virtual Parallel Platformfor Performance Estimation (VIPPE), una infraestructura para la simulación y estimación de rendimiento de sistemas embebidos complejos y heterogéneos, que permite realizar todas estas tareas dentro de un ecosistema de desarrollo único. Dentro del ámbito de la electrónica, la robótica es claro ejemplo de un campo que ha sufrido un desarrollo exponencial en los últimos años, y en el cual resulta muy apropiado la aplicación de las técnicas de simulación. De entre todas las plataformas actuales de desarrollo de código para robots, Robot Operating System (ROS) se ha establecido como una de las más importantes, soportando varios lenguajes de programación y siendo de código abierto y uso libre. En este trabajo se aborda la integración del entorno ROS dentro del simulador VIPPE para crear una infraestructura sobre la que poder simular y obtener prestaciones de servicios complejos que cuenten entre otros con componentes robóticos. Adicionalmente, esta plataforma deberá ser capaz de simular modelos de componentes a diferentes niveles de abstracción que den lugar a simulaciones multinivel, de gran utilidad en el desarrollo de sistemas.

ABSTRACT: Early error detection is fundamental during the design process of a system. An error revealed when the system has already been finalized would imply a high cost, resulting in a slow, iterative process. For all these reasons, simulation over virtual models has become a core technique within the design process of any electronic system. It allows verifying the correctness of the system during different stages of development, achieving design error detection for further correction and testing, resulting in a more efficient process. For this purpose, the Embedded Systems Group of the University of Cantabria has developed the Virtual Parallel Platformfor Performance Estimation (VIPPE) tool, an infrastructure for simulation and performance estimation of complex and heterogeneous embedded systems, which allows all these tasks to be carried out inside a unique development ecosystem. Within the electronics field, robotics is a clear example of an application field that has undergone exponential development in recent years, and in which the usage of simulation techniques is very appropriate. Among all current robotic code developing platforms, the open-source Robot Operating System (ROS) has established itself as one of the most widely used, supporting various programming languages. This work faces the integration of the ROS environment within the VIPPE simulator to create an infrastructure on which to simulate and obtain performance metrics of complex services that include robotic components, among others. Additionally, this platformshould be able to simulate component models at different levels of abstraction, resulting on multilevel simulations which are of great interest during the development process of a system or service.