Distributed Robotic Systems in the Edge-Cloud Continuum with ROS 2: a Review on Novel Architectures and Technology Readiness
University of Turku（图尔库大学）
机器人系统比以往任何时候都更加连接，网络化和分布式。最近出现了符合\textit{de facto}机器人中间件标准ROS\2的新架构，以填补从边缘到云部署的混合系统方面的空白。本文回顾了使容器化机器人应用程序能够在边缘或云中无缝运行的新架构和技术。我们还概述了包括从扩展到ROS\，2工具到Kubernetes和ROS\，2集成的解决方案的系统。另一个重要的趋势是机器人学习，以及新的模拟器和云模拟如何实现，例如，大规模强化学习或分布式联邦学习解决方案。这也使机器人系统开发的持续交互和持续部署（CI/CD）管道能够更深入地集成，超越了标准软件单元测试，通过模拟测试自动构建和验证代码。我们讨论了当前的技术准备情况，并列出了可能出现的新应用场景。最后，我们讨论了分布式机器人系统目前面临的挑战，并列出了该领域的开放研究问题。
2022-11-02 cs.RO
ROSfs: A User-Level File System for ROS
ShanghaiTech University（上海科技大学）
本文提出面向 ROS 的用户级文件系统 ROSfs，通过带标签子文件和时间索引支持修改中的灵活查询及多机器人协作，实验显示其离线查询最高提速129倍、在线跨机器人查询延迟最高降低7倍。
2024-06-15 cs.DB cs.OS cs.RO
ChoiRbot: A ROS 2 Toolbox for Cooperative Robotics
University of Bologna（博洛尼亚大学）
在本文中，我们介绍ChoiRbot，一个工具箱，分布式合作机器人的基础上，新的机器人操作系统（ROS）2。ChoiRbot提供了一个功能齐全的工具集来执行复杂的分布式多机器人任务，无论是在模拟还是实验中，特别关注没有中央协调器的异构机器人网络。由于其模块化结构，ChoiRbot允许高度直接实现基于优化的分布式控制方案，如分布式最优控制，模型预测控制，任务分配，其中本地计算和与相邻机器人的通信交替进行。为此，工具箱提供了解决分布式优化问题的功能。该软件包还可以用于实现分布式反馈法，不需要优化功能，但需要机器人之间的信息交换。的工具箱的潜力与移动地面机器人的分布式机器人方案的模拟和实验说明。ChoiRbot工具箱可在https://github.com/OPT4SMART/choirbot上找到。
2021-03-12 cs.RO
Pound: A ROS node for Reducing Delay and Jitter in Wireless Multi-Robot Networks
Centro Universitario de la Defensa（国防大学中心）；Purdue University（普渡大学）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）
机器人操作系统（ROS）正迅速成为构建机器人系统的事实上的框架，这要归功于它的灵活性和在机器人社区中得到的广泛接受。随着它的普及，它也开始被用于多机器人系统。然而，该平台所依赖的用于连接所谓的ROS节点的TCP连接在用于无线ad-hoc网络时在有限带宽、延迟和抖动方面存在若干问题。在本文中，我们提出了一个深入的分析问题，并提出了一个新的ROS节点称为庞德，以提高无线通信性能。Pound允许使用多个ROS核心，并引入了一个优先级方案，支持更重要的流，而不是不太重要的流，从而减少了单跳和多跳网络的延迟和抖动。我们比较庞德的国家的最先进的解决方案，并表明，它表现得同样好，或更好地在所有的测试情况下，包括控制网络的例子。
2017-07-26 cs.NI cs.RO
Partition-Tolerant and Byzantine-Tolerant Decision-Making for Distributed Robotic Systems with IOTA and ROS 2
University of Turku（图尔库大学）
随着自主机器人解决方案的日益普及，对它们的连接性和多机器人系统内的协作的兴趣正在上升。目前研究的两个方面是机器人安全和安全的多机器人协作强大的拜占庭代理。区块链和其他分布式账本技术（DLT）已经被提出来解决这两个领域的挑战。尽管如此，一些关键挑战包括可扩展性和在现实世界网络中的部署。本文提出了一种集成IOTA和ROS 2的方法，用于更可扩展的基于DLT的机器人系统，同时允许部署后的网络分区容差。据我们所知，这是IOTA智能合约在机器人系统中的首次实现，也是第一个与ROS 2集成的设计。这与依赖以太坊的绝大多数文献相比。我们提出了一个通用的IOTA+ROS 2架构，导致分区容忍的决策过程，也继承了嵌入式区块链结构的拜占庭容忍属性。我们证明了所提出的框架的有效性与间歇性网络连接的系统中的合作映射应用程序。我们在存在网络分区的情况下表现出了相对于以太坊的卓越性能，并且在计算资源利用率方面的影响较低。这些结果为区块链解决方案在分布式机器人系统中的更广泛集成开辟了道路，其连接和计算要求不那么严格。
2022-08-29 cs.RO
RoSSO: A High-Performance Python Package for Robotic Surveillance Strategy Optimization Using JAX
本文提出基于JAX的Python包RoSSO，利用自动微分与约束参数化高效求解马尔可夫链优化问题，并引入贪心算法与多机器人扩展，通过旧金山警区实例验证其在机器人随机巡逻策略优化中的有效性。
2023-09-15 cs.RO math.OC
SOTER on ROS: A Run-Time Assurance Framework on the Robot Operating System
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Amazon（亚马逊）
我们提出了一个实现SOTER，运行时间的保证框架，用于构建安全的分布式移动机器人（DMR）系统，机器人操作系统（ROS）的顶部。DMR系统的安全性在设计时并不总能得到保证，尤其是当使用复杂的现成组件时，这些组件无法轻易验证。SOTER通过为DMR系统的运行时间保证提供基于语言的方法来解决这个问题。SOTER使用P语言实现了反应式机器人软件，P语言是一种专用于实现异步事件驱动系统的领域语言，同时还提供了一个集成的运行时间保证系统，允许程序员使用未加固的组件，但仍然提供安全保证。我们描述了一个实施SOTER ROS和证明其有效性使用多机器人监控案例研究，多个运行时间保证模块。通过严格的模拟，我们表明，SOTER启用系统确保安全，即使使用未知和不可信的组件。
2020-08-21 cs.AI cs.PL cs.RO
Autonomous Intruder Detection Using a ROS-Based Multi-Robot System Equipped with 2D-LiDAR Sensors
North South University（北南大学）
自主移动机器人在机器人安全平台中的应用正成为一个有前途的创新领域，因为它们具有通过广泛的传感器感知潜在干扰的自适应能力。研究人员已经提出了系统，无论是专注于利用一个单一的移动机器人或合作的多个机器人的系统。然而，所提出的工作中，特别是在多机器人系统领域中，很少完全依赖于LiDAR传感器来实现各种任务。当机器人上的其他传感器在特定条件下无法提供峰值性能时，这一点至关重要，例如相机在没有光线的情况下工作。本文提出了一种多机器人系统，开发使用ROS（机器人操作系统）入侵者检测在一个单一的范围传感器每个机器人的情况下，集中处理所有机器人的检测，我们的中央机器人MIDNet（多入侵者检测网络）。这项工作的目的是提供一个自主的多机器人安全解决方案，在没有人类人员的仓库。
2020-11-07 cs.CV cs.MA cs.RO
Formal Modeling and Verification of Publisher-Subscriber Paradigm in ROS 2
针对 ROS 2 程序缺乏形式化正确性保证的问题，提出将发布者-订阅者程序建模并转换为时间自动机网络，且证明执行等价，并通过简化与真实机器人实验验证。
2025-01-08 cs.LO cs.RO
Message Flow Analysis with Complex Causal Links for Distributed ROS 2 Systems
Polytechnique Montréal（蒙特利尔综合理工学院）
分布式机器人系统在很大程度上依赖于网络订阅通信范式和支持它的中间件框架，如机器人操作系统（ROS），以有效地实现模块化计算图。ROS2执行器是一个处理ROS2消息的高级任务调度器，它是一个性能瓶颈。我们扩展了ros2_tracing，一个框架与仪器和工具的实时跟踪的ROS 2，跨分布式ROS 2系统的消息流的分析和可视化。我们的方法检测输入和输出消息之间的一对多和多对多的因果联系，包括通过简单的用户级注释的间接因果联系。我们验证我们的方法在合成和真实的机器人系统，并证明其低运行时开销。此外，可以进一步利用底层中间执行表示数据库来提取附加度量和高级结果。这可以为进一步研究和改进ROS 2执行器以及优化任何ROS 2系统提供有价值的时间和调度信息。源代码可在https://github.com/christophebedard/ros2-message-flow-analysis上获得。
2023-01-02 cs.RO
ROS 2 for RoboCup
University of Hertfordshire（赫特福德大学）
在RoboCup社区的团队之间共享代码和解决方案一直有很大的动力。然而，由于使用的框架种类繁多，而且它们在处理感官信息方面存在差异，因此团队之间的代码传输通常很复杂。RoboCup@Home联盟通过过渡到ROS作为通用框架来解决这个问题。相比之下，其他联赛，如那些使用人形机器人，不愿意使用ROS，因为在这些联赛中，实时处理和低计算复杂性是至关重要的。然而，ROS 2现在提供了对实时处理的内置支持，并承诺适用于嵌入式系统和多机器人系统。它还提供了将运行机器人所需的一组节点组成单个进程的可能性。正如我们将要展示的，这减少了通信开销，并允许有一个单一的二进制文件，这与3D模拟联赛等比赛有关。虽然ROS 2还没有宣布可以生产，但我们已经开始开发ROS 2软件包，以便与人形机器人（真实和模拟）一起使用。本文介绍了开发的模块，我们的贡献ROS 2核心和RoboCup相关的软件包，最重要的是，它提供了基准，表明ROS 2是一个有前途的候选人之间的联盟使用的通用框架。
2019-06-29 cs.RO cs.SE
Performance Comparison of ROS2 Middlewares for Multi-robot Mesh Networks in Planetary Exploration
University of Luxembourg（卢森堡大学）；Tohoku university（东北大学）；SnT-SpaceR
本文针对行星探索中多机器人网状网络场景，在真实动态拓扑环境下比较了FastRTPS、CycloneDDS和Zenoh三种ROS2中间件性能，发现Zenoh在延迟、可达性和CPU占用率方面表现最优，同时在数据开销和RAM使用上具有竞争力。
2024-07-03 cs.NI cs.RO
Modelling and Model-Checking a ROS2 Multi-Robot System using Timed Rebeca
Mälardalen University（马尔默兰大学）
本文提出使用Timed Rebeca对ROS2多机器人系统进行建模与模型检验，通过离散化策略和优化技术应对抽象与状态空间挑战，实现连续动态到离散模型的高效转换，并提供开源代码库作为参考。
2026-10-05 cs.RO cs.SE
PlanSys2: A Planning System Framework for ROS2
Rey Juan Carlos University（胡安·卡洛斯国王大学）；University of León（莱昂大学）
自主机器人需要计划他们执行的任务，以完成他们的使命。任务日益复杂，人类设计师无法预测所有可能的情况，因此基于状态机的传统控制系统是不够的。本文包含了一个描述的ROS 2规划系统（PlanSys 2在短），一个框架的象征性规划，结合了新的方法执行机器人在苛刻的环境中工作。PlanSys 2旨在成为ROS 2中的参考任务规划框架，ROS 2是机器人软件开发中{ \em de facto}标准的最新版本。在其主要特点，它可以突出的优化执行，基于行为树，通过一个新的行动拍卖协议和多机器人规划能力的计划。它已经有了一个小型但不断增长的用户和开发人员社区，本文是该项目的设计和功能的总结。
2021-07-01 cs.AI cs.RO
A Reliable and Low Latency Synchronizing Middleware for Co-simulation of a Heterogeneous Multi-Robot Systems
University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩郡分校）
针对异构多机器人系统协同仿真中的同步与抖动问题，提出基于ROS2无主节点架构的同步中间件，采用速度感知TCP和DDS传输，经Gazebo/NS-3及真实实验验证，显著降低延迟和丢包率。
2022-11-10 cs.MA cs.NI cs.RO
Closing the Gap in Swarm Robotics Simulations: An Extended Ardupilot/Gazebo plugin
Edinburgh Centre for Robotics（爱丁堡机器人中心）
这项工作提供了Ardupilot的能力的扩展，使研究人员能够在机器人操作系统（ROS）/露台模拟中开发群机器人应用程序。Ardupilot是一款用于自主空中、陆地和水下机器人自动驾驶功能的工具。然而，最初的Ardupilot并不是为群体机器人领域的应用而设计的。因此，本文的主要贡献是赋予Ardupilot处理群机器人仿真的能力，包括制造商的描述文件的重构。这项工作提供了一个全面的和现实的仿真测试平台，用于ROS/Ardupilot伞下的群机器人应用，使用现有的现成的Erdibotics的erlecopter无人机。
2018-11-16 cs.RO
A Customizable Conflict Resolution and Attribute-Based Access Control Framework for Multi-Robot Systems
University of Turku（图尔库大学）
针对多机器人系统，提出基于Hyperledger Fabric的ABAC与可定制冲突解决框架，提升安全性与实时冲突处理，实验显示性能优于现有方案。
2023-08-31 cs.RO
RobotKube: Orchestrating Large-Scale Cooperative Multi-Robot Systems with Kubernetes and ROS
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
本文提出 RobotKube，结合 Kubernetes 与 ROS，实现大规模协作多机器人 CPS 中容器化微服务的自动部署、扩展、监测与数据管理，并通过可复现用例验证。
2023-08-14 cs.DC cs.RO cs.SE
The Three Dimensions of ROS 2 Middleware
Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST)（大邱庆北科学技术院（DGIST））；Eclipse Zenoh
本文系统调研ROS 2中间件，提出空间、时间和状态三个结构维度框架，分析其架构限制与权衡，为鲁棒可扩展的机器人中间件研究提供路线图。
2026-07-03 cs.DC cs.NI cs.RO
Smart Cloud: Scalable Cloud Robotic Architecture for Web-powered Multi-Robot Applications
Purdue University（普渡大学）
机器人具有固有的有限的机载处理、存储和功率能力。云计算资源有可能在许多应用中为机器人提供显著的优势。然而，为了利用这些资源，必须开发框架来促进机器人与云服务的交互。在本文中，我们提出了一个基于云的架构，称为智能云，旨在克服物理限制的单或多机器人系统通过大规模并行计算，云服务按需提供。Smart Cloud在Amazon Web Services（AWS）上实施，可用于在机器人操作系统（ROS）和非ROS系统上运行的机器人。Smart Cloud采用了首个基于JavaScript的库的架构，可运行与机器学习和其他方法相关的各种机器人应用程序。本文介绍了该架构及其在CPU使用率和延迟方面的性能，最后验证了它的导航和机器学习应用。
2020-09-15 cs.DC cs.LG cs.RO
Addressing Non-Intervention Challenges via Resilient Robotics utilizing a Digital Twin
多机器人系统面临着减少人为干预的挑战，因为它们经常部署在危险的环境中。因此，有必要包括一种评估机器人故障率的方法，以减少对昂贵的人工干预的需求。这个问题的解决方案包括能够共同工作以确保任务弹性的机器人。为了防止这种干预，机器人应该能够共同努力，以确保任务的弹性。然而，机器人平台通常缺乏与来自不同供应商的其他平台的内置互连性。这项工作旨在通过双向数字孪生实现功能来解决这个问题。双胞胎使人类操作员能够向多机器人舰队发送信息和从多机器人舰队接收信息。这个数字孪生考虑了任务弹性以及自主和人类主导的决策，以实现多机器人舰队的弹性。这创造了不同机器人的合作、确证和协作，以利用机器人的能力并支持故障机器人的恢复。
2022-11-27 cs.HC cs.RO
Intelligent Hotel ROS-based Service Robot
随着人工智能（AI）技术的进步，许多研究和工作都在研究机器人如何取代人类劳动。在本文中，我们提出了一个基于ROS的智能酒店机器人，它简化了登记入住的过程。我们使用先锋3dx机器人，并考虑了不同的环境设置。该机器人结合了Hokuyo激光雷达和Kinect Xbox摄像头，可以准确地规划路线并到达不同楼层的房间。此外，我们还增加了智能语音系统，为客户提供了一个助手。
2020-09-01 cs.RO cs.SY eess.SY
An Open and Reconfigurable User Interface to Manage Complex ROS-based Robotic Systems
Tampere University（坦佩雷大学）；University of Vigo（维戈大学）
本文提出一种基于Web的可重构GUI，利用ROSBridge和roslibjs实现对复杂ROS机器人系统的直观控制、监控与配置，并通过四个工业用例验证其适应性，以降低ROS工业应用门槛。
2024-06-04 cs.RO cs.SY eess.SY
A study and design of localization system for mobile robot based on ROS
近年来，移动机器人由于广泛应用于日常生活的各个领域，受到了众多研究者的关注。本文应用虚拟机器人操作系统（ROS）平台开发了机器人运动定位系统。该系统是基于相对和绝对测量方法的组合，其中的数据从编码器，数字罗盘，和激光扫描仪传感器融合使用扩展卡尔曼滤波器（EKF）。该系统还成功地消除了由环境引起的误差以及误差积累。实验结果表明，该系统具有良好的位姿精度和稳定性，可进一步应用于室内环境下的机器人工作。
2021-09-12 cs.RO cs.SY eess.SY
Project-Based Learning for Robot Control Theory: A Robot Operating System (ROS) Based Approach
Robotics Engineering Department（机器人工程系）；Worcester Polytechnic Institute（沃斯特理工学院）
本文提出六个项目式任务，利用ROS和Gazebo模拟环境，帮助学生通过实践掌握控制理论和机器人技术，弥补理论与实践的差距。
2023-05-18 cs.RO cs.SY eess.SY
HyperDog: An Open-Source Quadruped Robot Platform Based on ROS2 and micro-ROS
Skoltech（斯科尔科沃科学技术研究院）
四足步行机器人的设计与开发是目前一个十分活跃的科研领域。事实上，与其他移动机器人相比，足式机器人由于其适应恶劣地形和各种环境条件的能力而变得流行。随着人们对足式机器人实验的需求越来越高，越来越多的研究者和工程师需要一种经济、快速的运动算法开发方法。在本文中，我们提出了一种新的开源四足机器人HyperDog平台，它具有12个RC伺服电机，板载NVIDIA Jetson纳米计算机和STM32 F4 Discovery板。HyperDog是一个用于四足机器人软件开发的开源平台，它基于Robot操作系统2（ROS 2）和micro-ROS。此外，HyperDog是一种完全由3D打印部件和碳纤维制成的四足机器狗，这使得机器人具有较轻的重量和良好的强度。这项工作的想法是展示一个负担得起的和可定制的机器人开发方式，并提供研究和工程师与足式机器人平台，在不同的算法可以在仿真和真实环境中进行测试和验证。已开发的项目和代码可在GitHub（https：//github.com/NDHANA94/hyperdog_ros2）上获得。
2022-09-19 cs.RO
Towards a distributed and real-time framework for robots: Evaluation of ROS 2.0 communications for real-time robotic applications
Erle Robotics S.L.（Erle机器人有限公司）
在这项工作中，我们提出了一个实验装置，以显示适合的ROS 2.0的实时的【形】机器人应用。我们公开了在Linux之上的机器人组件间（硬件）通信案例中ROS 2.0通信的评估。我们基准测试和研究最坏情况下的延迟和错过的最后期限，表征ROS 2.0通信的实时的【形】应用程序。我们通过实验演示了计算和网络拥塞如何影响通信延迟，并最终提出了一种设置，在一定条件下，减轻这些延迟并获得有界流量。
2018-09-07 cs.RO
Modular Customizable ROS-Based Framework for Rapid Development of Social Robots
Intelligent Systems Research Center, SKKU（成均馆大学智能系统研究中心）
提出开源框架SROS，通过模块化分层架构集成ROS、Web和Android，实现感知与交互技能的即插即用部署，支持社交机器人的快速原型开发与跨域同步交互。
2023-11-27 cs.RO cs.SE cs.SY
The Bridge between Xsens Motion-Capture and Robot Operating System (ROS): Enabling Robots with Online 3D Human Motion Tracking
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利技术研究院）
本文提出将 Xsens 惯性动作捕捉系统的 3D 运动学数据转换为 ROS 消息并生成 URDF 模型，通过发布 xsens_mvn_ros 软件包，实现了机器人在 RViz 中对在线 3D 人体运动的追踪与可视化。
2023-06-30 cs.RO
ROS-Causal: A ROS-based Causal Analysis Framework for Human-Robot Interaction Applications
University of Lincoln（林肯大学）；University of Padua（帕多瓦大学）；National Research Council of Italy（意大利国家研究委员会）
本文提出ROS-Causal框架，基于ROS实现人机空间交互中的机载数据采集与因果发现，填补现有因果发现方法在ROS生态缺失的空白，并通过模拟器验证其有效性。
2024-03-21 cs.AI cs.RO
ROSoClingo: A ROS package for ASP-based robot control
University of Potsdam（波茨坦大学）；University of New South Wales（新南威尔士大学）
知识表示和推理能力是至关重要的认知机器人技术，因为它们提供了更高层次的认知功能的推理行动，环境，目标，感知等，虽然答案集编程（ASP）是非常适合这样的功能建模，有到目前为止没有无缝的方式使用ASP在机器人环境。我们解决这个缺点，并展示了如何利用最近开发的反应ASP系统提供适当的推理能力的机器人系统内。更准确地说，我们提供了一个集成了响应式ASP求解器oClingo与流行的开源机器人中间件ROS的包。由此产生的系统，ROSoClingo，提供了一个通用的方式，通过该ASP程序可以用来控制机器人的行为，并响应机器人的行动的结果。
2013-07-28 cs.AI cs.RO
Bridging the Sim-to-Real Gap with multipanda_ros2: A Real-Time ROS2 Framework for Multimanual Systems
Mohamed Bin Zayed University of Artificial Intelligence（穆罕默德·本·扎耶德人工智能大学）
multipanda_ros2通过实时ROS2框架和高保真仿真整合，实现了多机器人系统的高精度控制与sim2real差距的弥合。
2026-10-02 cs.AI cs.RO cs.SE
ROMR: A ROS-based Open-source Mobile Robot
针对商用移动机器人成本高且闭源的问题，本研究提出了基于ROS的低成本开源模块化移动机器人ROMR，最大负载90kg且成本低于1500美元，并验证了其性能及对SLAM算法的兼容性。
2023-05-08 cs.RO cs.SY eess.SY
Tuning ROS 2 for Energy-Efficient Navigation: Empirical Insights from Costmap 2D Configurations
Federal University of Technology - Paraná (UTFPR)（巴拉那联邦理工大学）；University of Southern Denmark (SDU)（南丹麦大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；Vrije Universiteit (VU) Amsterdam（阿姆斯特丹自由大学）
本文通过受控实验研究ROS 2中Costmap 2D配置对移动机器人导航能耗的影响，发现配置需针对具体环境选择，并识别出影响性能与能耗的关键设置。
2026-09-14 cs.RO cs.SY eess.SY
ROSAnnotator: A Web Application for ROSBag Data Analysis in Human-Robot Interaction
University of Melbourne（墨尔本大学）
针对人机交互领域缺乏ROSBag定性分析专用工具的问题，研究人员开发了融合多模态LLM的网页应用ROSAnnotator，支持手动与自动多模态标注及自定义扩展，提升HRI数据分析效率。
2025-01-13 cs.HC cs.RO
Extending the OpenAI Gym for robotics: a toolkit for reinforcement learning using ROS and Gazebo
Erle Robotics
本文介绍了使用机器人操作系统（ROS）和Gazebo模拟器对OpenAI Gym进行机器人扩展。内容讨论的软件架构建议和使用两个强化学习技术：Q-学习和Sarsa获得的结果。最终，这项工作的输出提出了一个机器人基准测试系统，允许使用相同的虚拟条件比较不同的技术和算法。
2017-02-07 cs.RO
ROS-Mobile: An Android application for the Robot Operating System
University of Luebeck（吕贝克大学）
控制和监控复杂的自主和半自主机器人系统是一项具有挑战性的任务。Robot操作系统（ROS）是作为一个运行在Ubuntu Linux上的机器人中间件系统而开发的，它允许硬件抽象、各个进程之间的消息传递和包管理。然而，缺少对移动设备（如智能手机或平板电脑）的ROS应用程序的主动支持。我们为Android开发了一个ROS应用程序，它带有一个直观的用户界面，用于控制和监控机器人系统。我们的开源贡献可以用于各种各样的任务和许多不同类型的机器人。此外，它可以很容易地定制和添加新功能。在本文中，我们给出了一个大纲的软件架构，主要功能，并显示了一些可能的用例在不同的移动机器人系统。
2020-11-05 cs.RO
ROS Based Visual Programming Tool for Mobile Robot Education and Applications
Inovasyon Muhendislik Ltd. Sti.（伊诺瓦逊工程有限公司）
可视化程序设计语言（VPL）提供无需键入文本的编码。VPL通过自动添加一些常用的代码结构，使程序员更容易编写代码。编码初学者通常有两个主要挑战：将想法转换为逻辑表达式和语法错误。VPL不可能出现重复错误，因为没有忘记的括号和括号。VPL为程序员提供了专注于算法的工具。VPL是教育机器人环境的新趋势。在这项研究中，机器人操作系统（ROS）兼容的基于Web的可视化编程系统已经开发的evarobot。ROS提供库和工具来帮助软件开发人员创建机器人应用程序。它提供硬件抽象、设备驱动程序、库、可视化工具、消息传递、包管理等。Blockly已被用作研究的VPL，并用于生成/使用模块（通信、传感等）。在该系统中，服务器端和客户端之间的通信由rosbridge软件包提供支持。连接到ROS的Web页面，它使用roslibjs库在服务器上运行。Rosbridge为非ROS程序提供了一个JSON API到ROS功能。
2020-11-27 cs.RO
ROS2Learn: a reinforcement learning framework for ROS 2
Acutronic Robotics（Acutronic机器人技术公司）
我们提出了一个新的框架，深度强化学习（DRL）模块化机器人训练机器人直接从关节状态，使用传统的机器人工具。我们使用一个国家的最先进的实现的近端策略优化，信任域策略优化和Actor-Critic Kronecker因子的信任域算法学习政策，在四个不同的模块化关节机械臂（MARA）环境。我们使用与机器人中使用的典型工具（如Gazebo和Robot操作系统2（ROS 2））通信的框架来支持此过程。我们评估了几种算法在模块化机器人与仿真的实证研究。
2019-03-18 cs.AI cs.LG cs.RO
Enabling Novel Mission Operations and Interactions with ROSA: The Robot Operating System Agent
NASA Jet Propulsion Laboratory（美国国家航空航天局喷气推进实验室）；California Institute of Technology（加州理工学院）
针对机器人操作需专业知识、非专家难以使用的问题，本文提出AI驱动的ROSA智能体，通过自然语言界面连接ROS，支持多模态交互与跨中间件扩展，提升操作效率并确立负责任AI应用标准。
2025-02-13 cs.AI cs.HC cs.RO
Proposal of ROS-compliant FPGA Component for Low-Power Robotic Systems
Utsunomiya University（宇都宫大学）
近年来，机器人被要求是自主的，并且它们的机器人软件是复杂的。机器人有一个性能不足的问题，因为它不能配备一个高性能的微处理器，由于电池电源操作。另一方面，FPGA器件可以通过实现定制电路来加速机器人系统中的特定功能，而不会增加功耗。但是，由于与软件相比FPGA电路的开发成本很大，因此难以将FPGA器件引入机器人。因此，在这项研究中，我们提出了一个FPGA组件技术，易于集成的FPGA到机器人，这是符合ROS（机器人操作系统）。作为案例研究，我们使用Xilinx Zynq平台设计了符合ROS标准的FPGA图像标记组件。开发的ROS组件FPGA组件执行速度比普通ROS软件组件快1.7倍。
2015-08-28 cs.AR cs.DC cs.RO
Motion Generation Interface of ROS to PODO Software Framework for Wheeled Huamanoid Robot
Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）
本文讨论了实时软件体系结构和非实时机器人操作系统之间的机器人运动生成接口的开发。为了使机器人执行智能操作或导航，需要高层感知和底层控制的紧密结合。然而，许多可用的开源感知模块都是在ROS中开发的，ROS在Linux操作系统上运行，不能保证RT性能。这可能会导致不确定性的响应和稳定性问题，可能会对机器人控制产生不利影响。因此，许多机器人系统将RTOS用于低级运动控制。同样，KAIST开发的人形机器人平台Hubo使用了一个名为PODO的定制实时软件框架。虽然PODO为运动生成提供了简单的接口，但它缺乏与ROS等高级框架的接口。因此，我们提出了一个新的运动生成ROS和PODO之间的接口，使用户能够生成运动轨迹，通过标准的ROS消息，同时利用实时运动控制器。与建议的通信接口，我们展示了一系列的机械手任务的实际轮式人形平台，M-胡博。整体通信接口响应最多为27毫秒。
2020-01-02 cs.RO
Plantbot: A New ROS-based Robot Platform for Fast Building and Developing
Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；Tongji University（同济大学）
近年来，机器人操作系统（Robot Operating System，ROS）发展迅速，以其灵活、开源、广泛等优点在机器人研究中得到了广泛的应用。在科学研究中，相应的硬件平台是实验不可缺少的。在移动机器人领域，PR2，Turtlebot 2和Fetch通常被用作研究平台。尽管这些平台功能齐全且应用广泛，但它们昂贵且体积庞大。\u 2019更重要的是，这些机器人不容易根据要求重新设计和扩展。为了克服这些限制，我们提出了Plantbot，这是一种易于构建的低成本机器人平台，可以根据需求重新设计和扩展。它不仅可以应用于快速算法验证，还可以应用于简单的工厂检查和ROS教学。本文从硬件设计、运动学、控制方法等几个方面介绍了该机器人平台。最后在机器人平台上进行了SLAM和导航两个实验。这个平台的源代码是可用的。
2018-04-08 cs.RO
ROS Rescue : Fault Tolerance System for Robot Operating System
Northeastern University（东北大学）
在本章中，我们将讨论ROS1.0中的主机故障问题及其对现实世界中机器人部署的影响。我们在本教程章节中解决这个问题，我们概述，设计和演示与ROS主故障相关的容错机制。与以前使用主备份复制和外部检查点库的解决方案不同，我们的机制为ROS主机添加了一个轻量级的功能，使其能够从故障中恢复。我们提出了一个修改版本的ROS主，它配备了日志机制，记录Meta信息和网络状态的ROS节点，以及恢复机制，回到以前的状态，而不必中止或重新启动所有的节点。我们还实现了一个额外的主监视器节点，通过轮询其可用性来负责主设备上的故障检测。我们的代码是用python实现的，初步测试在各种陆地，空中和水下机器人以及在Ubuntu 16.04上运行ROS Kinetic的远程操作计算机上成功进行。该代码在github上的creative commons许可下公开发布，网址为https://github.com/PushyamiKaveti/fault-tolerant-ros-master
2019-10-02 cs.RO
ROSClaw: An OpenClaw ROS 2 Framework for Agentic Robot Control and Interaction
Advanced Telerobotics Research Lab, Kent State University（肯特州立大学先进远程机器人研究实验室）；OpenDive Technologies
ROSClaw通过整合OpenClaw代理运行时与ROS 2，实现任意基础模型与ROS-enabled机器人之间的交互，支持动态能力发现、多模态观察归一化、预执行动作验证和结构化审计日志，验证了执行层设计对任务完成与安全行为的关键影响。
2026-03-27 cs.HC cs.RO
ROS2WASM: Bringing the Robot Operating System to the Web
Queensland University of Technology（昆士兰科技大学）；QuantStack；RWTH Aachen（亚琛工业大学）；Italian Institute of Technology（意大利技术研究院）
本文提出 ROS2WASM，将 RoboStack 与 WebAssembly 集成，使 ROS 2 可直接在浏览器中运行，无需本地安装，从而提升机器人研究的可复现性、安全性与教育可及性。
2025-03-07 cs.RO
ROS Help Desk: GenAI Powered, User-Centric Framework for ROS Error Diagnosis and Debugging
CSIRO Robotics（澳大利亚CSIRO机器人研究所）
提出ROS Help Desk框架，利用生成式AI和多模态数据处理，为不同专业水平用户提供动态定制的ROS错误诊断与调试支持，有效减少系统停机时间并促进人机协作。
2025-07-10 cs.RO
Making Robots Play by the Rules: The ROS 2 CLIPS-Executive
Knowledge-Based Systems Group, RWTH Aachen University（基于知识的系统组，亚琛RWTH大学）；Chair of Machine Learning and Reasoning (i6), RWTH Aachen University（机器学习与推理（i6）教授席位，亚琛RWTH大学）；MASCOR Institute, FH Aachen University of Applied Sciences（MASCOR研究所，亚琛应用科学大学）
本文提出将CLIPS规则引擎整合到ROS 2中，以提升机器人自主协调能力，并展示了基于PDDL的规划框架整合方案。
2025-12-14 cs.RO
An implementation of ROS Autonomous Navigation on Parallax Eddie platform
Universiti Brunei Darussalam（文莱达鲁萨兰大学）
提出了一种基于机器人操作系统（ROS）的自主导航功能在轮式差动驱动移动平台Eddie机器人上的实现方法。ROS是一个框架，包含许多可重用的软件栈以及可视化和调试工具，为任何机器人项目开发提供了理想的环境。本文的主要贡献是描述了Eddie机器人的定制硬件和软件系统设置，以与ROS中的自主导航系统（称为Navigation Stack）一起工作，并实现一个自主导航的应用用例。在本文中，选择拍照来演示移动机器人的一个用例。
2021-08-28 cs.CV cs.RO
Experimental Evaluation of ROS-Causal in Real-World Human-Robot Spatial Interaction Scenarios
School of Computer Science, University of Lincoln, UK（林肯大学计算机科学学院）；Dept. of Information Engineering, University of Padua, Italy（帕多瓦大学信息工程系）；National Research Council of Italy（意大利国家研究理事会）
本研究评估了ROS-Causal框架在真实人类-机器人空间交互场景中的性能，通过模拟和实验室实验验证其在因果发现和机器人部署中的有效性。
2026-02-16 cs.AI cs.RO
HeRoSwarm: Fully-Capable Miniature Swarm Robot Hardware Design With Open-Source ROS Support
University of Georgia（佐治亚大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
使用大量微型群体机器人的实验是理想的教学，研究和测试多机器人和群体智能算法及其应用。为了实现群机器人的全部潜力，它不仅应该能够运动，而且还应该能够具有多种选择的传感，计算，通信和电源管理模块。目前为商业和学术研究目的开发的群机器人平台缺乏这些关键属性中的几个，只关注其中的几个方面。因此，在本文中，我们提出了HeRoSwarm，这是一个具有开源硬件和软件支持的全功能群机器人平台。拟议的机器人硬件是一种低成本设计，具有商业现成的组件，独特地将多种传感，通信和计算模式与各种电源管理功能集成到一个微小的足迹中。此外，我们的群机器人具有里程计功能，支持机器人操作系统（ROS），在同类产品中是独一无二的。这种简单而强大的群体机器人设计已经通过不同的原型变体和多机器人实验演示得到了广泛的验证。
2022-11-06 cs.RO
Hyperledger Fabric Blockchain and ROS 2 Integration for Autonomous Mobile Robots
University of Turku（图尔库大学）
在工业应用中，系统的安全性和信任是广泛采用的要求。区块链技术已经成为解决身份管理和安全数据聚合和控制的潜在解决方案。然而，迄今为止，绝大多数作品都使用以太坊和智能合约，这些合约不可扩展或不适合工业应用。据我们所知，本文介绍了ROS 2与Hyperledger Fabric区块链的首次集成。借助一个通过Go应用程序利用Fabric智能合约和ROS 2的框架，我们深入研究了使用区块链控制机器人以及收集和处理其数据的潜力。我们证明了所提出的框架的库存管理用例，不同的机器人被用来检测在一个给定的区域感兴趣的对象的适用性。为了满足分布式机器人系统的要求，我们证明了机器人的性能不会受到区块链层的显著影响。同时，我们还提供了开发其他将Fabric智能合约与ROS 2集成的应用程序的示例。我们的研究结果为在自主机器人系统中进一步采用区块链技术铺平了道路，以建立可信赖的数据共享。
2022-08-25 cs.RO
Scanning the Internet for ROS: A View of Security in Robotics Research
Brown University（布朗大学）
由于机器人可以直接感知和影响物理世界，因此安全问题尤为重要。在本文中，我们描述了我们的工作扫描整个IPv4地址空间的互联网的机器人操作系统（ROS），广泛使用的机器人平台的研究实例的结果。我们的研究结果表明，许多支持ROS的主机暴露在公共互联网上，从而允许任何人访问机器人传感器和执行器。作为概念验证，在征得同意的情况下，我们能够读取图像传感器信息，并移动美国一所大学研究小组的机器人。本文概述了我们的研究结果，包括公共访问平台的地理分布，可用的传感器和执行器数据的种类，以及我们扫描发现的不同类型的机器人和传感器。此外，我们还提供了有关最佳实践的建议，以在未来缓解这些安全问题。
2018-07-23 cs.CR cs.RO
Mining Energy-Related Practices in Robotics Software
Technological Federal University of Paraná - UTFPR（巴拉那州立理工大学）；Vrije Universiteit Amsterdam（阿姆斯特丹自由大学）；Federal University of Pará（帕拉联邦大学）
机器人在许多工业环境中变得越来越普遍。这种成功的采用可以部分归因于（1）它们越来越实惠的成本和（2）开发智能软件驱动机器人的可能性。不幸的是，机器人软件消耗大量的能源。此外，机器人通常是电池驱动的，这意味着即使是很小的能源改进也可以帮助减少其能源足迹，提高其自主性和用户体验。在本文中，我们研究了机器人操作系统（ROS）的生态系统，事实标准开发和原型机器人软件。我们分析了527个与能源相关的数据点（包括ROS相关存储库上的提交、拉取请求和问题，StackOverflow、ROS Discourse、ROS Answers和官方ROS Wiki上的ROS相关问题）。我们的研究结果包括机器人专家对软件能源效率的兴趣的量化，10个经常性的原因，和14个能源相关问题的解决方案，以及他们对其他质量属性的隐含权衡。这些贡献支持机器人专家和研究人员在未来的机器人项目中使用节能软件。
2021-03-25 cs.RO cs.SE
