ROS (Robot Operating System) è un kit di sviluppo software open source per applicazioni robotiche, che opera su Linux Debian e Ubuntu fungendo da middleware, oltre a fornire una serie di librerie plug-and-play per accelerare lo sviluppo dei robot.
In questo articolo, cercheremo di dare una breve panoramica sul suo funzionamento, concentrandoci principalmente sugli effettivi vantaggi della sua applicazione in ambito industriale.
La necessità di uno standard nella robotica
L’introduzione di ROS ha rappresentato un vero e proprio punto di svolta nel panorama dello sviluppo di software per la robotica. Infatti, solitamente, gli sviluppatori producono un software specifico per il proprio robot, il che ne comporta un utilizzo esclusivo per quell’applicazione. Ciò significa che ogni sviluppatore è “costretto” a scrivere il software da zero per ogni robot diverso, rendendo quindi la prototipazione robotica piuttosto complessa e richiedente una quantità maggiore di risorse.
Ros: un framework collaborativo e modulare
Il Robot Operating System (ROS) è emerso nel 2007 come soluzione a questa problematica. Sebbene il nome possa ingannare, ROS non è un vero e proprio sistema operativo, ma un framework, ovvero un insieme di strumenti che forniscono le funzionalità di un sistema operativo su un cluster di computer eterogeneo. Il suo obiettivo primario è quello di creare una piattaforma standardizzata, in cui professionisti e hobbisti possano collaborare e condividere il codice per lo sviluppo del software.
Caratteristiche fondamentali di ROS
ROS è una piattaforma open source pensata per aiutare nello sviluppo di software per robot. Ha una licenza permissiva, il che significa che chiunque può modificarlo ed utilizzarlo anche per progetti commerciali, senza l’obbligo di rendere pubblico il proprio codice.
Il sistema è composto da oltre 2000 pacchetti, ognuno dei quali offre funzioni specifiche. Questo approccio modulare permette, quindi, di organizzare il proprio lavoro dividendo il codice in parti più semplici da gestire (chiamati per l’appunto pacchetti), i quali a loro volta contengono programmi chiamati nodi.
I nodi devono comunicare tra loro per collaborare e scambiarsi informazioni ed è qui che entra in gioco la potenzialità di ROS, in quanto rende questa comunicazione più semplice attraverso tre strumenti principali: Topic, Servizi e Azioni.
I Topic permettono di trasmettere informazioni in modo continuo da un nodo all’altro, mentre i Servizi consentono ad un nodo di inviare una richiesta ad un altro e aspettare una risposta, come se fosse una sorta di chiamata. Le Azioni, invece, sono utili quando un nodo deve far fare ad un altro un compito che dura nel tempo e necessita di ricevere aggiornamenti sullo stato di quel compito man mano che procede.
Un’altra caratteristica importante di ROS è la sua indipendenza dall’hardware: ciò significa che è possibile progettare software anche senza conoscere nel dettaglio come funziona ogni componente fisico del robot. Tutto ciò è possibile in quanto ROS fornisce strumenti e librerie che “nascondono” la complessità dell’hardware e dei driver, rendendo quindi più facile lavorare anche su robot diversi o su più computer collegati tra loro.
Oltre a supportare più linguaggi di programmazione, ROS è costruito secondo l’idea di avere tanti piccoli programmi al suo interno, ognuno con un compito semplice e ben definito, che collaborano tra loro scambiandosi messaggi. Questo tipo di approccio, chiamato peer-to-peer, rende il sistema flessibile, modulare e adatto a sviluppi anche molto complessi.
Perché utilizzare ROS? Vantaggi e applicazioni
ROS è una piattaforma molto potente e versatile, che offre vantaggi a chi sviluppa software per robot in ambito accademico, ma si sottovaluta il grande potenziale che può offrire, invece, nel mondo delle industrie.
Ciò che lo rende vantaggioso per l’ambito industriale è la sua flessibilità: infatti, ROS è progettato per adattarsi a diversi tipi di robot e applicazioni, dai bracci meccanici ai droni, dai robot mobili ai sistemi industriali complessi.
Questo significa che gli sviluppatori non devono ogni volta ricominciare da zero, ma possono costruire soluzioni riutilizzando parti già esistenti, adattandole facilmente al proprio caso specifico. Grazie alla sua struttura modulare e alla presenza di migliaia di pacchetti già pronti, ROS permette di comporre il proprio sistema robotico scegliendo solo i componenti necessari.
Un altro grande vantaggio è la possibilità di simulare robot e ambienti virtuali prima di passare alla realtà, riducendo tempi, costi e rischi in quanto esiste la possibilità di testare comportamenti complessi in modo sicuro e controllato. Soprattutto nell’ambito industriale, uno dei punti di forza di ROS è che esso è perfettamente in linea con i principi dell’Industria 4.0, perché permette di creare sistemi robotici intelligenti e autonomi, capaci di percepire l’ambiente, prendere decisioni e collaborare sia con altri robot che con gli operatori.
Tutto ciò rende lo sviluppo robotico molto più flessibile, permettendo quindi di progettare delle soluzioni che si adattano alle specifiche esigenze della produzione delle aziende.
In un contesto industriale sempre più dinamico, dove è fondamentale rispondere rapidamente ai cambiamenti e ottimizzare i processi, ROS si presenta come lo strumento ideale per creare sistemi robotici personalizzati, scalabili e pronti per affrontare le sfide dell’industria del futuro.
