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自1961年發(fā)明家George
Devol將第一臺工業(yè)機器人Unimate出售給通用汽車(GM)以來的數十年間，機器人操作系統(tǒng)(OS)有了飛躍式的進步;以創(chuàng)造者所工作的制造領域為起點，它們后來變成學界的關注焦點，然后又回歸工業(yè)界。“在過去，有一段時間在操作系統(tǒng)技術領域有深入且活躍的研究;”美國俄亥俄州立大學(The Ohio State
University，OSU)工程學院院長Ayanna Howard接受《EE
Times》采訪時表示：“但我會說，大多數人現在認為更困難的問題已經解決，這也是為什么會有更多的專有OS，因為就是要針對特定應用讓它更好、更快?！?/span>Ayanna Howard (右二)是美國俄亥俄州立大學工程學院院長。(來源：OSU)Howard指出，那些關于OS──特別是對機器人系統(tǒng)的支援──的更困難問題，部分與數據、以及指令被處理的應用有關，包括平行處理、將數據從RAM傳送到微處理器，以及處理來自傳感器數據的各種各樣芯片上運算等等。為特定應用開發(fā)專有操作系統(tǒng)的廠商，包括工業(yè)自動化暨電子零組件供應商歐姆龍(Omron);該公司機器人暨安全技術部門首席軟件工程師Luke
Broyer對《EE Times》表示：“我們在所有操作系統(tǒng)中大量使用Linux。”Luke Broyer，Omron機器人暨安全技術部門首席軟件工程師(來源：Omron)來自Broyer及其團隊的一部份OS軟件，是為Omron的自主移動機器人(AMR)所開發(fā);該公司AMR的硬體包括一臺x86電腦，負責高端路徑規(guī)劃，以及一般自主功能。該機器人也配備了微控制器(MCU)，支援更需要即時回饋的必備功能，像是與放大器、取得回饋還有進行幾何運算。電腦與微處理器透過不同的通信方法溝通，包括序列通信，以及MQTT協(xié)議，但Broyer表示他們打算改用DDS協(xié)議──這是一種特別適合生產品質數據的中介軟件標準。“DDS更適合控制，以及時序(timing)相關的東西，“他解釋：”這也是我們想轉換的原因，那將會很強大，能讓我們所有的傳感器將數據饋入匯流排，而且如果有人想看那些數據，都能夠讀取…我們不需要個別發(fā)送?！?/span>Broyer指出，Omron以往習慣在AMR的MCU采用即時操作系統(tǒng)(RTOS)，但對于他們的目的來說并非必須：“因此，我們轉向一些更強大的Arm處理器，讓我們可以利用名為Yocto的工具打造自己的定制化Linux變體?！?/span>Arm處理器是一個以精簡指令集電腦架構為基礎的CPU系列;利用Yocto，Omron可以只用需要的一部份Linux，并因此保留AMR的處理能量在需要的地方。另一個專有OS則是在Dusty Robotics的建筑布局繪圖機器人上執(zhí)勤;一開始該公司是使用被稱為ROS (Robot Operating
System)的開放源碼中介軟件。“讓我們很驚訝的是，很多機器人公司都愛ROS，它幾乎無所不在;”Dusty Robotics Tessa Lau接受《EE
Times》采訪時表示：“我們放棄它是一個非常具爭議性的決定，因為我們有點是逆勢而行?！?/span>Tessa Lau，Dusty Robotics首席執(zhí)行官(來源: Dusty Robotics)全球科技情報公司ABI Research策略性技術副總裁Malik Saadi接受《EE
Times》采訪時表示，有超過740家公司采用以ROS為基礎的機器人，“包括老牌廠商如Bear Robotics、Canvas、Clearpath
Robotics、Fetch Robotics 、Gideon、John Deere、Locus Robotics、MiR、Ocado與Vecna
Robotics?！?/span>他進一步指出：“最近幾年，像是Amazon、Google、Microsoft等大公司，也開始對系統(tǒng)業(yè)務顯露興趣，并展示對ROS的支援;這些趨勢讓ABI
Research認為，到2030年，全球將有四分之三的商用機器人將內含某種形式的ROS套件?！?/span>ROS在2017年被更新到ROS2，更新版本是每年發(fā)布。產業(yè)組織ROS-Industrial
(ROS-I)將ROS的功能延伸到制造領域，并在2012年在GitHub上發(fā)表。Lau并未對Saadi的看法──即ROS的強大──提出異議，但她們家的機器人就是不需要ROS。她指出，ROS源自于美國史丹佛大學(Stanford
University)，以及機器人公司Willow Garage，很適合原型制作與研發(fā)。“但當你要打造一款產品，就像Dusty，我們的產品如同一輛車子;”Lau形容：“若運轉不順利，你不能發(fā)動車子而得重開機，或者你也不會想煩惱得花多少時間才能初始化操作系統(tǒng)。這些都是ROS的本質?！?/span>Dusty Robotics在建筑工地現場印制布局圖。(來源：Dusty Robotics)Lau和她的團隊已經完成以自有定制化軟件堆疊取代ROS的工作;“我們的機器人只做一件事情：它就是一臺印表機。當你開啟印表機并預期它會開始列印，其實有95%的ROS功能都用不到，但那些東西還是會被加載到你的系統(tǒng)，占據存儲器空間，拖慢整體運作?！?/span>Lau所言并未觸及ROS具爭議性的本質，有一篇概述該開放源碼軟件的論文指出，ROS其實“在傳統(tǒng)概念上”并非機器人OS;而ROS-I美洲專案經理Matt
Robinson也這樣認為。Robinson接受《EE
Times》采訪時表示：“那是一個讓不同部份零件能夠非同步互動、以實現某些目標動作──像是拾取物品，或是在我們的案例中通常是噴涂、打磨或焊接──的中介軟件框架?！?/span>他指出，在Linux之上，ROS-I能協(xié)助機器人實現分析、工具路徑規(guī)劃、碰撞檢查等任務;ROS的隨插即用本質以及無所不在，已經為程式設計師建立了一些既有標準。“一開始，ROS在介接不同傳感器方面具備價值;”先進制造機器人(Advanced Robotics for
Manufacturing，ARM)研究所工程總監(jiān)Larry Sweet對《EE
Times》表示，“也因為如此，每一位系統(tǒng)整合者不用一次次重復編寫介面程式碼?！?/span>Lau總結她的觀點：“在一般機器人中，會有硬件，有Linux操作系統(tǒng)，而在那之上則有ROS;所以你可以將之視為操作系統(tǒng)的一部分，那也是它為何被叫做'機器人操作系統(tǒng)’;而你也能把它看成是在Linux操作系統(tǒng)之上的中介軟件，就像你可以把番茄(Tomato)叫成'toh-mah-toh’那樣?！?/span> 作者：Ilene Wolff，EE Times特約記者
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