一种基于FastRTPS和共享内存的机器人通信中间件制造技术

本发明专利技术公开了一种基于FastRTPS和共享内存的机器人通信中间件，主要针对机器人系统中不同主机间及同一主机内部的高效数据交换需求，结合FastRTPS技术和共享内存技术，提出了一种创新的通信架构。本发明专利技术的通信中间件通过融合这两种技术，既能应对大规模分布式系统的通信需求，又能满足对延迟敏感的实时应用的需求。该通信中间件设计中，包括传输设备、接收设备和监听设备三种主要的通信实体，通过通信层创建和管理。这种架构不仅优化了数据发送和接收流程，还通过统一的发布‑订阅接口，实现了高效的数据路由和处理，提高通信效率和实时性，预期能大幅提升机器人系统的通信性能，满足未来复杂机器人应用的高要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分布式通信，特别是涉及一种基于fastrtps和共享内存的机器人通信中间件。

技术介绍

1、fastrtps是一种实现了实时发布-订阅协议(rtps)的高性能框架，旨在为分布式系统中的高效通讯提供支持。作为数据分布服务(dds)标准的组成部分，它通过基于主题的发布-订阅机制，实现了不同设备与应用间的无缝数据共享与交换。fastrtps之所以能够提供高性能和低延迟的通信，是因为它采用了轻量级的实现方案，并且针对数据传输进行了高效优化，使用udp(用户数据报协议)作为底层传输协议以实现快速数据传输，这对实时系统和对延迟敏感的应用至关重要。

2、共享内存是一种允许多个进程或线程直接访问同一内存区的技术，它是实现高速进程间通信(ipc)的有效手段，尤其适用于对通信延迟有严格要求的场景。通过直接访问内存来交换数据，可以避免进程间的数据拷贝，从而减少通信延迟。

3、现有的机器人通信中间件，如ros1，虽然便于机器人系统的快速开发，但在实时性能上有所不足。ros1在处理高频消息或需求严格实时反应的应用中，可能会遭遇延迟和吞吐量的限制本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于FastRTPS和共享内存的机器人通信中间件，其特征在于，包括发布层、中间传输层和订阅层，发布层包括通信层和传输设备，订阅层包括通信层、接收设备和监听设备；

2.根据权利要求1所述的机器人通信中间件，其特征在于，通信实体描述结构体包括运行进程的主机名、运行进程的主机的网络IP地址、用于通信的通道名称、与通信实体关联的进程ID和基于通道名称的哈希值生成的通道ID。

3.根据权利要求2所述的机器人通信中间件，其特征在于，通信层被定义为全局单例，一个进程只会存在唯一的通信层实体，所有传输设备和接收设备都由该全局唯一的通信层实体创建。>

4.根据权利...

【技术特征摘要】

1.一种基于fastrtps和共享内存的机器人通信中间件，其特征在于，包括发布层、中间传输层和订阅层，发布层包括通信层和传输设备，订阅层包括通信层、接收设备和监听设备；

2.根据权利要求1所述的机器人通信中间件，其特征在于，通信实体描述结构体包括运行进程的主机名、运行进程的主机的网络ip地址、用于通信的通道名称、与通信实体关联的进程id和基于通道名称的哈希值生成的通道id。

3.根据权利要求2所述的机器人通信中间件，其特征在于，通信层被定义为全局单例，一个进程只会存在唯一的通信层实体，所有传输设备和接收设备都由该全局唯一的通信层实体创建。

4.根据权利要求3所述的机器人通信中间件，其特征在于，传输设备根据底层通信方式的不同被划为基于共享内存的shmtransmitter和基于fastrtps的rtpstransmitter，传输设备包括三个接口，分别为启动发送、发送数据和结束发送，当传输设备启动发送后才能调用发送数据接口去发送数据到对应的数据通道中，在发送数据的过程中可以随时调用结束发送的接口来停止数据发送，结束发送后此发送数据的实体并不会被销毁。

5.根据权利要求4所述的机器人通信中间件，其特征在于，传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，阳炼，罗鑫泳，钟杭，陈波，毛建旭，谭浩然，王耀南，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：