一种基于IROS系统自动生成节点图的方法、设备及介质

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，尤其涉及一种基于IROS系统自动生成节点图的方法、设备及介质。

背景技术

机器人操作系统(Robot Operating System，ROS)是用于编写机器人软件程序的一种具有高度灵活性的软件架构，包括硬件抽象、底层设备控制、常用函数的实现、进程间消息传递以及包管理，还提供了用于获取、编译、编写、和跨计算机运行代码所需的工具和库函数。IROS系统具备ROS系统类似的功能，替代了开源ROS系统的内核，提供了兼容ROS系统的接口，解决了ROS系统中可靠性、性能、安全等相关的问题，并增加了新的功能，支持云化机器人开发、支持云边端通信、支持多机器人协作等。

机器人系统开发涉及到大量的程序，各程序之间通过主题topic或者服务传递数据、提供服务。但是，系统中各业务节点之间的关系比较复杂，数据的流向不够清晰，需要花费较多的时间掌握节点之间的关系，学习成本较大。并且，在出现问题时，需要使用命令或者查看日志确定出现问题的具体业务节点，问题排查较为困难，排查时间较长，工作效率较低。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于IROS系统自动生成节点图的方法、设备及介质，用以解决现有的业务节点之间关系复杂，数据流向不清晰，学习成本较大，问题排查时间较长，工作效率较低的技术问题。

一方面，本申请实施例提供了一种基于IROS系统自动生成节点图的方法，包括：

通过调用IROS系统的接口，获取所述IROS系统中所有业务对应的主题和服务，并确定所述主题或服务对应的多个业务节点以及所述多个业务节点之间的数据流向；

根据所述主题或服务对应的多个业务节点之间的数据流向，确定出所述主题或服务对应的发布者和订阅者；

通过预设的应用程序开发框架，将所述主题或服务对应的发布者和订阅者添加至可视化界面，并通过预设的连接方式，将所述发布者和所述订阅者与所述主题或服务进行关联；

根据所述多个业务节点之间的数据流向，通过双向链表法绘制出所述发布者、所述订阅者以及所述主题或服务之间的连接关系，以生成对应的节点图。

在本申请的一种实现方式中，所述通过预设的应用程序开发框架，将所述主题或服务对应的发布者和订阅者添加至可视化界面之后，所述方法还包括：

根据预设比例调整所述发布者和所述订阅者对应业务节点的大小，并对所述可视化界面中业务节点的属性信息进行修改；

其中，所述属性信息至少包括：节点名称、节点类型和主题名称，所述节点类型包括发布者和订阅者。

在本申请的一种实现方式中，所述对所述可视化界面中业务节点的属性信息进行修改之后，所述方法还包括：

在所述业务节点为发布者时，采集待发布主题或服务对应的数据以及数据来源文件，并确定所述待发布主题或服务对应的发布时间间隔；

根据所述发布时间间隔，启动所述发布者对应的业务节点，并通过所述IROS系统的接口，确定采集到的所述数据是否正确；

在所述业务节点为订阅者时，启动所述订阅者对应的业务节点，获取订阅的主题或服务，并将所述主题或服务对应的数据在日志栏中显示。

在本申请的一种实现方式中，所述根据所述多个业务节点之间的数据流向，通过双向链表法绘制出所述发布者、所述订阅者以及所述主题或服务之间的连接关系，以生成对应的节点图之后，所述方法还包括：

基于预设搜索算法，检测所述对应的节点图是否存在闭环；

若是，则识别出所述节点图中的闭环，并将所述闭环中的业务节点以及对应的数据流向，转换为非闭环的业务节点以及对应的数据流向；

若否，则识别出所述节点图中各业务节点的入度，并分离出所述入度为预设值的业务节点，以将所述入度为预设值的业务节点所指的下一业务节点的入度减一。

在本申请的一种实现方式中，所述方法还包括：

对所述节点图中的业务节点进行排序，并在所述节点图中存在闭环时，根据转换后数据流向对应的边，将转换为非闭环的业务节点进行连接。

在本申请的一种实现方式中，所述根据所述多个业务节点之间的数据流向，通过双向链表法绘制出所述发布者、所述订阅者以及所述主题或服务之间的连接关系，以生成对应的节点图之后，所述方法还包括：

若关闭业务节点对应的进程，则将所述业务节点从所述节点图中删除，并将所述节点图中与所述业务节点相连的线段删除，以实现所述节点图的自动更新。

在本申请的一种实现方式中，所述根据所述多个业务节点之间的数据流向，通过双向链表法绘制出所述发布者、所述订阅者以及所述主题或服务之间的连接关系，以生成对应的节点图之后，所述方法还包括：

将生成的所述节点图以预设格式的文件进行导出；其中，所述预设格式至少包括PDF格式和SVG格式。

在本申请的一种实现方式中，所述根据所述多个业务节点之间的数据流向，通过双向链表法绘制出所述发布者、所述订阅者以及所述主题或服务之间的连接关系，以生成对应的节点图之后，所述方法还包括：

根据生成的所述节点图，确定出所述节点图中多个业务节点对应的菜单布局，并基于所述对应的菜单布局，为所述节点图设置唯一标识；

将具有唯一标识的所述节点图添加至数据库中。

另一方面，本申请实施例还提供了一种基于IROS系统自动生成节点图的设备，所述设备包括：

至少一个处理器；

以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

执行如上述的一种基于IROS系统自动生成节点图的方法。

另一方面，本申请实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：

如上述的一种基于IROS系统自动生成节点图的方法。

本申请实施例提供了一种基于IROS系统自动生成节点图的方法、设备及介质，至少包括以下有益效果：通过调用IROS系统的节点，获取所有的主题和服务以及主题或服务对应的多个业务节点之间的数据流向，确定出主题对应的发布者和订阅者，并通过预设应用程序开发框架，将所述主题或服务对应的发布者和订阅者添加至可视化界面，将发布者和订阅者之间的关系，通过主题topic或者服务的形式关联在一起，通过节点图的方式实现可视化，清晰地展示出各业务节点之间的关系以及数据流向。这样能够使工作人员通过节点图及时确定出业务节点中的问题，减少工作人员的学习成本，减轻工作人员的工作负担，使开发调试更加便捷高效，提高智能机器人开发测试的效率和质量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种基于IROS系统自动生成节点图的方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基于IROS系统自动生成节点图的设备的内部结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种基于IROS系统自动生成节点图的方法、设备及介质，通过调用IROS系统的节点，获取所有的主题和服务以及主题或服务对应的多个业务节点之间的数据流向，确定出主题对应的发布者和订阅者，并通过预设应用程序开发框架，将所述主题或服务对应的发布者和订阅者添加至可视化界面，将发布者和订阅者之间的关系，通过主题topic或者服务的形式关联在一起，通过节点图的方式实现可视化，清晰地展示出各业务节点之间的关系以及数据流向。这样能够使工作人员通过节点图及时确定出业务节点中的问题，减少工作人员的学习成本，减轻工作人员的工作负担，使开发调试更加便捷高效，提高智能机器人开发测试的效率和质量。解决了现有技术中各业务节点之间关系复杂，数据流向不清晰，学习成本较大，问题排查时间较长，工作效率较低的技术问题。

下面通过附图对本申请实施例提出的技术方案进行详细的说明。

图1为本申请实施例提供的一种基于IROS系统自动生成节点图的方法的流程示意图。如图1所示，本申请实施例提供的一种基于IROS系统自动生成节点图的方法可以主要包括以下步骤：

步骤101：通过调用IROS系统的接口，获取IROS系统中所有业务对应的主题和服务，并确定主题或服务对应的多个业务节点以及多个业务节点之间的数据流向。

在智能机器人中，为了完成一个功能一般需要多个硬件相互配合使用，每一个硬件都有一个或多个驱动程序，这些驱动程序通过主题topic或者服务发送数据进行交互，从而完成某个动作或功能。为了方便工作人员调试接口、测试程序，在IROS系统中还提供了接口。

本申请以IROS系统的通信功能和机器人开发组件为基础，通过调用IROS系统的接口，获取IROS系统中所有业务对应的主题和服务，并确定出每个主题或服务对应的多个业务节点以及多个业务节点之间的数据流向，便于后续操作。

步骤102：根据主题或服务对应的多个业务节点之间的数据流向，确定出主题或服务对应的发布者和订阅者。

服务器根据主题topic或者服务对应的多个业务节点以及多个业务节点之间的数据流向，确定出主题topic或者服务对应的多个业务节点中的发布者和订阅者，这样能够对确定出的发布者和订阅者进行可视化操作。

步骤103：通过预设的应用程序开发框架，将主题或服务对应的发布者和订阅者添加至可视化界面，并通过预设的连接方式，将发布者和订阅者与主题或服务进行关联。

服务器通过预设的应用程序开发框架Qt，将主题或服务对应的发布者和订阅者添加至可视化界面，并通过预设的连接方式，将发布者和订阅者使用椭圆表示，将主题topic和服务使用矩形表示，将各业务节点之间关系使用箭头和线段表示，以通过箭头和线段将业务节点相连，实现发布者、订阅者与主题或服务之间的关联。

在本申请的一个实施例中，服务器通过预设的应用程序开发框架，将主题或服务对应的发布者和订阅者添加至可视化界面之后，需要根据预先设置好的业务节点的比例，对可视化界面中的业务节点进行调整，以使发布者和订阅者对应的业务节点在可视化界面中的大小符合实际。

然后服务器还会对可视化界面中各业务节点的属性信息进行修改。需要说明的是，本申请实施例中的属性信息，例如：节点的名称、节点的类型、主题topic的名称、消息的格式以及命名空间等信息，节点的类型包括发布者和订阅者两种。

在本申请的一个实施例中，服务器在对可视化界面中业务节点的属性信息进行修改之后，会在业务节点的节点类型为发布者时，采集待发布主题或服务对应的数据以及数据来源文件，并确定出待发布主题或服务对应的发布时间间隔，然后按照该发布时间间隔，定时启动发布者对应的业务节点，并通过IROS系统的接口，确定采集到的所数据是否正确；并在业务节点为订阅者时，启动订阅者对应的业务节点，以获取订阅的主题或服务，并将主题topic或服务对应的数据在日志栏中显示，从而使工作人员能够从日志栏中直观的获取到主题topic或者服务对应的数据。

步骤104：根据多个业务节点之间的数据流向，通过双向链表法绘制出发布者、订阅者以及主题或服务之间的连接关系，以生成对应的节点图。

服务器在通过Qt框架将主题或服务对应的发布者和订阅者添加至可视化界面，并将发布者、订阅者与主题或服务进行关联之后，根据多个业务节点之间的数据流向，通过双向链表法绘制出来发布者、订阅者以及主题或服务之间的连接关系，结合根据Qt框架添加至可视化界面的发布者、订阅者以及主题topic或者服务，生成完整的节点图，实现自动化生成节点图。

在本申请的一个实施例中，服务器在根据多个业务节点之间的数据流向，通过双向链表法绘制出发布者、订阅者以及主题或服务之间的连接关系，以生成对应的节点图之后，还需要基于预设的搜索算法，检测出多个业务节点之间数据流向对应的节点图中是否存在闭环。若是，则识别出节点图中的闭环，并将闭环中的业务节点以及对应的数据流向转换为非闭环形式的业务节点以及非闭环形式对应的数据流向；若否，则识别出节点图中各业务节点的入度，并分离出入度为预设值的业务节点，从而将入度为预设值的业务节点所指的下一业务节点的入度减一。

需要说明的是，本申请实施例中的预设搜索算法选用的是深度优先搜索算法检测，入度对应的预设值设置为0。

在本申请的一个实施例中，服务器对节点图中的各业务节点进行排序，并在节点图中存在闭环时，根据转换后数据流向对应的边，将转换为非闭环的业务节点进行连接。通过对节点图中的各业务节点进行排序，能够增强节点图的可读性，并且能够在业务节点较多的时候，排序能够使节点图更加清晰，使各业务节点之间的数据流向更明了直观。

在本申请的一个实施例中，服务器在根据多个业务节点之间的数据流向，通过双向链表法绘制出发布者、订阅者以及主题或服务之间的连接关系，以生成对应的节点图之后，能够实现对节点图的实时更新。在需要关闭节点图中某业务节点对应的进程时，服务器将业务节点在节点图中删除，并将节点图中该业务节点与其他业务节点相连的线段删除，从而实现节点图的自动更新。

本申请的节点图中自动生成的业务节点标记为红色，手动创建的业务节点标记为绿色。在节点图中有新的业务节点添加时，会根据新业务节点与其他的业务节点之间的关系，自动生成相应的连线。

在本申请的一个实施例中，服务器在根据多个业务节点之间的数据流向，通过双向链表法绘制出发布者、订阅者以及主题或服务之间的连接关系，以生成对应的节点图之后，将生成的节点图以预设格式的文件进行导出。

需要说明的是，本申请实施例中的预设格式至少包括PDF格式和SVG格式。

在本申请的一个实施例中，服务器在根据多个业务节点之间的数据流向，通过双向链表法绘制出发布者、订阅者以及主题或服务之间的连接关系，以生成对应的节点图之后，根据生成的节点图，确定出节点图中多个业务节点对应的菜单布局，并基于确定出的对应菜单布局，为该节点图设置唯一标识，然后将具有唯一标识的节点图添加至数据库中，便于对进行可视化管理。

以上为本申请提出的方法实施例。基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种基于IROS自动生成节点图的设备，其结构如图2所示。

图2为本申请实施例提供的一种基于IROS系统自动生成节点图的设备的内部结构示意图。如图2所示，设备包括：

至少一个处理器；

以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：

通过调用IROS系统的接口，获取IROS系统中所有业务对应的主题和服务，并确定主题或服务对应的多个业务节点以及多个业务节点之间的数据流向；

根据主题或服务对应的多个业务节点之间的数据流向，确定出主题或服务对应的发布者和订阅者；

通过预设的应用程序开发框架，将主题或服务对应的发布者和订阅者添加至可视化界面，并通过预设的连接方式，将发布者和订阅者与主题或服务进行关联；

根据多个业务节点之间的数据流向，通过双向链表法绘制出发布者、订阅者以及主题或服务之间的连接关系，以生成对应的节点图。

本申请实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：

通过调用IROS系统的接口，获取IROS系统中所有业务对应的主题和服务，并确定主题或服务对应的多个业务节点以及多个业务节点之间的数据流向；

根据主题或服务对应的多个业务节点之间的数据流向，确定出主题或服务对应的发布者和订阅者；

通过预设的应用程序开发框架，将主题或服务对应的发布者和订阅者添加至可视化界面，并通过预设的连接方式，将发布者和订阅者与主题或服务进行关联；

根据多个业务节点之间的数据流向，通过双向链表法绘制出发布者、订阅者以及主题或服务之间的连接关系，以生成对应的节点图。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备和介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请实施例提供的设备和介质与方法是一一对应的，因此，设备和介质也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述设备和介质的有益技术效果。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。