机器人平台框架Yarp

简介

ROS有强大和易用的特性，用的人很多，目前已经推出2.0版本，有相关的官网和论坛。然而其缺点也比较明显。

    　　只能基于Ubuntu系统，且一个ROS版本只能对应一个具体的Ubuntu版本
    　　通信效率相对较低，基于Tcp协议。据说2.0以后支持udp协议，但效率如何位置，据说2.0以后版本变化也比较大
    　　系统较大。ROS使用与一个系统较大的平台，包括移动机器人、机械臂、平台机器人、室外展示机器人等。对于一般的开发者而已，往往只专注与1～2个核心点，很少涉及全部功能。而ROS的升级和维护往往涉及较大的文件和相关库，开发并不轻便。

故需要找到替代品。Yarp标榜了“Another"不知作者是否是相对ROS而言。

Yarp是开源系统，源码在Github中可以得到，且有几个稳定版本共选择。https://github.com/robotology/yarp
官方文档在 http://www.yarp.it/

然而官方文档似乎由doxgen生成，并不条理，且很多文档并没有相关注释，tutorial下来也没有一个明确的理解概念，所以在此需要记录学习过程的体会和经验，希望给后来者提供需求和帮助。


Yarp的优势：

•     　　 分布式，支持tcp/udp/http 协议
•     　　 跨平台，用c++编写，依赖库很少，Linux下只需要必备的几个三方库。Windows下需额外下载一个库编译后即可使用
•     　　 开源，支持修改
•      　    简单，支持CMake工具

基于以上有点，在跨平台开发时得心应手，目前没有碰到太多效率问题，比较时候当前的项目需求。

安装

    　　利用Git工具获取源码或相应稳定版本 https://github.com/robotology/yarp
    　　Windows下尚需按照源码ACE
    　　利用CMake生成工程，编译，设定YARP_DIR为CMake相关目录

    　　Enjoy!

简单实例

　　新建CMakeLists.txt, 内容如下
　　

cmake_minimum_required(VERSION 2.8.12)

project(yarp_demo)

find_package(YARP REQUIRED)
include_directories(${YARP_INCLUDE_DIRS})
add_executable(simple_sender simple_sender.cpp)

target_link_libraries(simple_receiver ${YARP_LIBRARIES})

　　简单的CMake代码，主要包含Yarp引用的header files，以及在链接时需要加入的Yarp库。Windows和Linux下面均经过测试。其中Windows需要在环境变量中指定Yarp_dir。当然，Yarp最好是自己编译通过。

　　simple_sender.cpp的源码如下：

#include <yarp/os/Network.h>
#include <yarp/os/Port.h>
#include <yarp/os/Bottle.h>
#include <yarp/os/Time.h>
#include <stdio.h>
#include <yarp/os/all.h>
#include <yarp/sig/all.h>

#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>

using namespace yarp::os;
using namespace yarp::sig;
using namespace yarp::sig::draw;
using namespace yarp::os;


int main(int argc, char **argv)
{
    char* ipAddr = "127.0.0.1";
    const int defaultPort = 10000;

        Network yarp;
    
        // connect to the name server
        Contact nameServer(ipAddr, defaultPort);
        Network::setNameServerContact(nameServer);
    

    BufferedPort<ImageOf<PixelRgb> > port;
    port.open("/circle");

    cv::VideoCapture mCap;

    mCap = cv::VideoCapture(0);
    if (mCap.isOpened())
    {
        while (1)
        {
            cv::Mat frame;
            mCap >> frame;

            ImageOf<PixelRgb>& img = port.prepare(); 
            img.setExternal(frame.data, frame.cols, frame.rows);
            port.write();


            cv::imshow("image", frame);
            int val = cv::waitKey(30);
            if(val > 0) break;
        }

    }
    else
    {
        int ct = 0;
        int idx = 0;
        while (true)
        {
            ImageOf<PixelRgb>& img = port.prepare();
            img.resize(100, 100);
            img.zero();

            PixelRgb blue(0, 0, 255);
            addCircle(img, blue, ct, 50, 10);

            printf("send msg: %d 
", ++idx);
            port.write();

            Time::delay(1);
            ct = (ct + 6) % 100;
            if (idx > 0xffff) break;
        }

    }
    
    mCap.release();
        port.close();    
    return 0;
}

　　相对于Yarp Example里面的范例，本例略复杂，即将发送的数据由OpenCV采集摄像头的数据，再转化为图片格式，发送出去。如果客户端没有摄像头，则直接创建一张简单图片，画一个圆形发送出去。

　　其接受代码如下simple_receiver.cpp（CMakeList可参照上面的写，非常简单）：

#include <yarp/os/Network.h>
#include <yarp/os/Port.h>
#include <yarp/os/Bottle.h>
#include <stdio.h>

#include <yarp/os/all.h>
#include <yarp/sig/all.h>

using namespace yarp::os;
using namespace yarp::sig;
 
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>

#include <string>

int main(int argc, char **argv)
{
    std::string ipAddr("127.0.0.1");
    const int defaultPort = 10000;

    Network yarp;    
    // connect to the name server
    Contact nameServer(ipAddr, defaultPort);
    Network::setNameServerContact(nameServer);

    Port input;
    auto ret = input.open("/receiver");
    if (!ret)
    {
        printf("Could not connect server 
. ## Please retry. 
");
        return -1;
    }
    
    Bottle bot; 
    ImageOf<PixelRgb> img;
    
    Network::connect("/circle", "/receiver", "udp");
 
    while (true)
    {

        input.read(img);
        auto img2 = img.getIplImage();
        IplImage *img3 = static_cast<IplImage*>(img2);
        
        cvShowImage("Image", img3);
        cvWaitKey(20);


        printf("	======================== 
");
        //printf("got msg: %s
", bot.toString().c_str());
    }
    
    
    
    input.close();
    
    return 0;
}

　　连接正常的话，可以实时收到sender发送过来的图像。

其他几个要点：

　　Network::connect函数的第三个参数可选择tpc或upd

　　Yarp默认不需要选择ipAddr或者port。在多机通信时，需要指定ip或端口

　　单机通信效率比较高。

另外Yarp含有Ros的结构，同时也有类似Ros的Topic的概念，会我后面的文章中介绍。