Leistungskurs C++ Einführung

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1 Leistungskurs C++ Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl Folie 1/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

2 Das Team Martin Knopp Büro Z934 Johannes Feldmaier Büro Z947 Stefan Röhrl Büro Z977 Folie 2/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

3 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Was machen wir im Leistungskurs? Roboter spielen Hockey Versionsverwaltung mit git Ubuntu Linux (Bash!) Folie 3/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

4 Bewertung Hausaufgaben: 30% Voraussichtlich ab nächster Woche, insgesamt 2-4 Stück Präsentation(en): 20% Mindestens am Ende des Hauptprojekts: verwendete Ansätze, Ideen, Probleme, Werkstattgespräch Hauptprojekt: 50% Spielt der Roboter im Rahmen der Regeln? Ist der Code wartbar? Beteiligung aller Gruppenmitglieder ( git-aktivität)?, Folie 4/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

5 Nützliches LDV-Webseite zum Kurs Hausaufgaben Vorlesungsfolien Weitere Downloads (Virtuelle Maschine, etc.) Buch A Gentle Introduction to ROS Nutzt das ROS-Wiki! Tutoren, die euch bei sämtlichen Fragen und Problemen weiterhelfen werden cpp-tutor@ldv.ei.tum.de Praktikumsraum (Zeitplan auf der LDV Seite) Folie 5/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

6 Die Hardware: Turtlebot Wäre fast ein Staubsauger geworden Nvidia Jetson TK1 Asus Xtion Pro Live (Kinect Klon) LIDAR (360, 1 Auflösung) Odometrie und Gyroskop Bumper vorne (+links, +rechts) Klippensensor Folie 6/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

7 Die Hardware: Nvidia Jetson TK1 Quad-Core ARM Cortex-A15 2 GB RAM, 16 GB Flash Nvidia Kepler GPU, 192 CUDA-Recheneinheiten USB 3.0, WLAN, Folie 7/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

8 Entwicklungsumgebung Ubuntu Linux (z.z LTS) (bis zu) 15 Praktikumsrechner zentral administriert Gerne auch eigene Notebooks Support nur für Probleme, die auf den Praktikumsrechnern reproduzierbar sind Folie 8/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

9 ROS The Robot Operating System Open Source Bietet Abstraktion und Modularisierung Diverse Module für Hardware und Algorithmen Verteiltes System APIs für zig Sprachen Was ist ROS nicht? Programmiersprache (Meistens C++ oder Python) nur eine Bibliothek Entwicklungsumgebung Folie 9/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

10 ROS: Warum nicht was anderes? Der de-facto-standard sehr viele Algorithmen sind verfügbar und getestet teilweise auch aktuelle Veröffentlichungen gute Unterstützung verschiedener Plattformen Modularisierung Multi-Agent Systeme Fernsteuerungen Austausch einzelner Teile Folie 10/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

11 ROS: Testmöglichkeiten Austausch von Teilen (z.b. Navigationsalgorithmen, Simulatoren) Aufnahme und Wiedergabe von Sensordaten (ROS-bags) beides ist nahtlos eingebunden keine Codeänderungen nötig Folie 11/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

12 ROS-Konzepte: Der Laufzeitgraph Peer-to-Peer Netzwerk von Prozessen Zentraler Master (roscore) Knoten (Nodes) Synchrone Kommunikation (Services) Asynchrones Streaming (Topics) Parameterspeicher (Teil des Masters, z. B. für Konfigurationsdaten) Folie 12/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

13 ROS-Konzepte: Die Knoten (Nodes) Konten machen die eigentliche Arbeit Ansteuerung von Hardware Navigation Bilderkennung Entscheidungsbäume ROS ist sehr fein-granular angelegt typischerweise viele Knoten Ein ROS-Knoten nutzt immer eine ROS-Clientbibliothek, z. B. roscpp oder rospy Eigenständiges Programm: int main(int argc, char *argv[]){... } Folie 13/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

14 ROS-Konzepte: Der Masterserver (roscore) Namensauflösung Informationen über den Laufzeitgraphen Ohne Master könnten sich die Knoten nicht finden und keine Nachrichten austauschen Speichert angebotene Topics, Services und registrierte Knoten Folie 14/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

15 ROS-Konzepte: Nachrichten Alle Kommunikation erfolgt über Nachrichten (Messages) Datenstruktur aus Primitivtypen Übliche Typen wie Integer, Gleitkommazahlen, Boolean, etc. sind vorhanden Arrays und Verschachtelungen ebenfalls Im Prinzip wie structs in C Folie 15/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

16 ROS-Konzepte: Asychrones Streaming (Topics) Nodes verschicken Nachrichten durch Publikation unter einem bestimmten Thema Thema (topic) spezifiziert den Inhalt der Nachricht Nodes, die bestimmte Daten benötigen, abonnieren das entsprechende Thema (subscribe) Vergleichbar mit einem stark typisierten Kanal Jeder Kanal hat einen Namen Jeder kann sich mit dem Kanal verbinden und Nachrichten empfangen oder versenden Aber nur wenn er sich an die Typvorgaben hält Nicht-blockierend! Folie 16/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

17 ROS-Konzepte: Synchrone Kommunikation (Services) Request-/Reply-Modell Nachrichtenstruktur ist paarweise definiert Vergleichbar mit einem Remote Procedure Call Knoten A bietet einen Dienst an Knoten B benutzt diesen Dienst indem er eine Anfrage an A schickt und auf die Antwort wartet Blockierend! Folie 17/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl

18 ROS-Konzepte: Topics vs. Services Subscription Node Node Publication Topic Subscription Service invocation Node Node Node Response 1:n-Kommunikation Nicht-blockierend 1:1-Kommunikation Blockierend Folie 18/18 LK C++: Einführung Martin Knopp, Johannes Feldmaier, Stefan Röhrl