Introducción a Microsoft Robotics Studio

Microsoft Robotics Studio es un entorno de desarrollo para docentes o profesionales orientado a la creación de aplicaciones de robótica. Entre otras, las funcionalidades clave de Microsoft Robotics Studio son proporcionar una plataforma de desarrollo de robótica extremo a extremo, soporte de concurrencia en tiempo real orientado a servicios y una plataforma escalable y extensible. Los principales componentes de Robotics Studio son:

Un lenguaje visual de programación (VPL), que permite la creación intuitiva de aplicaciones para robots.
Un entorno visual de simulación en tres dimensiones basado en el motor de simulación física AGEIA.
Soporte en tiempo de ejecución (Runtime) que gestiona la entrada/salida asíncrona, la concurrencia y la distribución de servicios.

Robotics Studio está diseñado para ser una plataforma de desarrollo genérica que pueda emplearse con gran diversidad de hardware y fabricantes de robots. De hecho, existen multitud de servicios de Robotics Studio que funcionan directamente con los modelos de robots más populares.

Una aplicación en Robotics Studio es en esencia una coordinación de diversos servicios distribuidos y asíncronos. Por ejemplo, un sensor se representa por un servicio que ofrece una entrada de información, un actuador tendrá otro servicio asociado que representa la respuesta física del robot, finalmente, un servicio controlador se encargaría de interpretar la información obtenida del sensor y mandaría los comandos apropiados al actuador. La coordinación se produce en la comunicación asíncrona entre todos estos servicios. Por ejemplo, si el servicio de parachoques detecta un impacto, éste envía un mensaje al servicio controlador, que a su vez decidirá qué mensaje enviar al servicio de control de ruedas para realizar la maniobra oportuna. Este escenario se complica cuando el número de sensores y de actuadores aumenta. El funcionamiento de los servicios asociados a los sensores y actuadores sigue siendo similar al ejemplo puesto anteriormente, sin embargo, el servicio coordinador (o servicios coordinadores) debe manejar mucha información en tiempo real y aplicar complejas políticas de control.

El soporte de tiempo de ejecución o Runtime de Robotics Studio consta de dos componentes principales que hacen posible la construcción, supervisión, despliegue y funcionamiento de un gran rango de aplicaciones. Estos dos componentes son el CCR (Concurrency and Coordination Runtime) y el DSS (Decentralized Software Services).

El CCR permite la coordinación concurrente y asíncrona del flujo de ejecución abstrayendo al programador del uso de hilos, semáforos y otras técnicas de más bajo nivel para el aseguramiento de la exclusión mútua o la prevención del interbloqueo. Además plantea un modelo de programación asíncrona que facilita y optimiza la explotación de un entorno de ejecución paralelo o multihilo. Cabe destacar que el CCR es un componente DLL que se ejecuta en el entorno .NET y accesible desde cualquiera de los lenguajes de programación disponibles en .NET.

El DSS combina la arquitectura tradicional Web (HTTP) con elementos de las nuevas arquitecturas orientadas a servicios Web (SOAP). La arquitectura resultante está completamente basada en servicios que se coordinan entre sí para crear aplicaciones distribuidas. Por lo tanto, desde este punto de vista, una aplicación desarrollada en Robotics Studio es un conjunto de servicios que se coordinan entre sí. El principal objetivo es promover la simplicidad, transparencia y la interoperabilidad. Las composiciones de servicios se pueden usar sin importar si estos servicios están funcionando dentro del mismo nodo o a través de la red. El resultado es una plataforma flexible capaz de soportar un amplio rango de aplicaciones. El DSS utiliza los protocolos HTTP y DSSP. DSSP es un protocolo propio que ofrece DSS y se encarga de la mensajería entre servicios. Los servicios mantienen un estado durante el periodo de vida de la aplicación y se ejecutan en nodos DSS, que son los encargados de posibilitar la comunicación entre todos los servicios.

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