Sviluppo di Sistemi Robotici con ROS

seminar
11/12/2025: Tecnologia ROS applicata allo sviluppo di un veicolo a guida autonoma

Ingegner Neri Marco
Ingegner Angelo Mineo

SMARTENGINEERING S.p.A. è una azienda di consulenza in ingegneria industriale.

Veicolo a guida autonoma

Un veicolo a guida autonoma è un veicolo in grado di rilevare l’ambiente tramite una serie di sensori e muoversi da un punto A ad un punto B senza l’intervento umano.

Un veicolo a guida autonoma, dotato di sensori, attuatori e mappe, implementa i moduli di percezione e di localizzazione, passa poi alla pianificazione ed infine al controllo.

ROS: Robotic Operating System

ROS è un meta-sistema operativo open source per sistemi robotici.
Fornisce i servizi che ci si aspetta da un sistema operativo:

• astrazione dell’hardware
• controllo dei dispositivi a basso livello
• implementazione di funzionalità comuni
• passaggio di messaggi tra processi

Perché “meta”-sistema operativo?
ROS è un framework middleware progettato per lo sviluppo di software per la robotica, quanto segue è lo stack inplementativo di ROS:

1. hardware
2. Linux OS
3. ROS middleware
4. ROS library
5. Application

Storia

ROS è stato pensato e creato da Keenan Wyrobek ed Eric Berger nel 2006, la prima versione ufficiale, “Box Turtle” esce nel 2010.
Nel 2013 la gestione viene trasferita alla Open Source Robotics Foundation (OSRF).
Nel 2016 esce ROS2, migliorando la modularità, la portabilità e la sicurezza del sistema.

Dettagli

ROS utilizza una architettura modulare.
ROS fornisce strumenti per l’allocazione equa delle risorse, evitando che un nodo o un processo monopolizzi l’elaborazione della CPU.
ROS è organizzato in nodi.

Componenti di ROS

• Rviz: strumento di visualizzazione 3D che permette di visualizzare i dati sensoriali, modelli robotici e altre informazioni
• Gazebo: simulatore robotico 3D avanzato che consente di creare un mondo virtuale per le simulazioni
• nodo: un nodo è un processo autonomo che esegue un compito specifico
• il nodo “slam” (simultaneous localization and mapping), insieme al nodo “teleoperation” (responsabile del controllo del robot), consente di costruire la mappa dell’ambiente in cui si trova il veicolo
• li nodo “navigation” è responsabile di generare un percorso per il robot sulla base di:
  • mappa
  • posizione iniziale
  • informazioni dai sensori
• topic: sono i canali di comunicazione dove i nodi pubblicano e sottoscrivono messaggi. Il modello publish-subscribe è un paradigma di comunicazione asincrona tra i nodi del sistema.
• servizio: è un meccanismo di comunicazione sincrono tra i nodi, permette ad un nodo di richiedere una azione specifica e ricevere una risposta.

Utilities di ROS

Un file .launch è un XML che specifica come avviare un insieme di nodi e configurazioni del sistema.

roslaunch nomeFile.launch

Esempio

# lancia gazebo
roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3