机器人操作系统的发展状况和未来优化

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机器人操作系统的发展状况和未来优化

作者：赵青晖        2016-12-24 21:58

机器人技术其实是一个软件问题，而不是一个硬件问题。

Google早期的研发者Scott Hassan曾经说了上面的这句话，虽然很多硬件从业者不一定同意，但不可否认的是软件也是机器人中非常重要的内容。在昨天的2016高工机器人年会上，汤尼机器人创始人王滨海进行了一次《操作系统让机器人大脑更聪明》的演讲，对机器人系统进行了简单的介绍。以下是王滨海的演讲精要摘编。

什么是机器人操作系统？

狭义的机器人操作系统只是对机器人的驱动、控制的软件架构，是软件上的一些驱动模块，也可以称之为软件中间件。

那么它解决什么问题呢？简单来说它给我们提供了底层的进程管理、消息管理、编译管理、指令管理。在这个基础上开发者就可以做各种各样的功能模块，大部分是UTC，也就是用户产生的内容对整个机器人社区提供大量的开源支持。

在这个领域，我们会发现，在机器人操作系统中，底层的从业人员大部分都是做计算机的，而上面做应用的主要是机器人工程领域，这里有一条很明确的分界线。

机器人操作系统领域的发展状况

日本很早就在国家战略层面提出了机器人操作系统的事情，在日本的先进技术部门引导下，他们也形成了Open  Robot的平台。意大利也是YARP的开源系统来提供全新的开发环境。美国的投入更大，包括鼎鼎大名的微软的开发平台ROBOTIES、Player  Stage以及最知名的ROS系统。ROS是从斯坦福大学实验室走出去的机器人操作系统，目前正被很多大学和企业使用。在上述这些系统中，可能只有ROS被大家所知道、了解，其他都不是太清楚，其原因可能是商业模式注定了不同的开发平台未来的发展趋势。

ROS采用了BSD开发架构，开发任何一个部件都可以商业化，除了微软是不开源，其他的开源平台的License都是这样的，这就阻碍了作为商业平台发展的趋势。

MIT曾经对机器人操作系统进行评价，说30年前，DOS引爆个人电脑，在30年之后，机器人操作系统的出现会对机器人技术是个很大的推进，正如DOS在30年前所做的事情一样，使得能够用很简短的代码实现机器人的功能。目前ROS是大家评价的在机器人领域的事实标准。

在做这个报告之前，很多人问我一个事情，目前这个ROS操作系统的用户会有多少？在今年的ROS大会上我和他们的负责人做了很多交流，拿到一个数据，目前在使用操作系统做开发的人员用户超过35万。这是一个非常大的数据。另外它提供的功能，包括移动平台控制、视觉控制，下载量超过了850万次。这仅仅是2016年1-7月份的数据。

在这个平台上还衍生了很多的分支，最大的分支是ROS-A和ROS-DOS。工业领域有很多用户已经开始使用这个平台来构建他们的工业机器人。而在农业机器人领域，也有很多企业使用操作系统作为开发平台。我们在2015年收购了几家开发农业机器人的企业。我看到的至少不下于十种的农业机器人的操作框架是这个形式的。

还有针对无人机方面的。在无人机方面，有两个不对外开放的分支。其中一个是军用领域，我们猜测军用机器人采用的是操作系统框架。另外一个我们比较惊讶和超出我们预知的是，在DOE能源领域也使用了这个框架，我们不知道如何应用的，我们不知道他们里面什么状况。

说到工业领域，有一个这样的统计数据，大概35%是系统集成商，25%是做OEM的基础，来给一些本体厂商和系统集成商做OEM。还有40%主要用在科研和政府方面，一共加起来有60%是商业化应用。在这个领域，很多巨头们都已经投入进去了，比如ABB、宝马。如果我们去看宝马的官网，会发现ABB有几款工业机器人支持这样的接口，给它做控制，也是给系统集成商一个很好的平台去做这样的集成事情。

操作系统未来需要优化ROS

未来机器人有几部分是很重要的，包括它的AI、视觉、听觉和语言、行为。我记得去年高工年会的时候，许扬生院士提到了机器人三大元素：运动、感知、认知，这里面就包括PC三个部分。

原有的ROS系统只解决了运动的问题，对运动的控制，未来的机器人还需要包括语言、视觉、听觉。所以我们需要一个广义的操作系统，需要驱动本体，增加AI，把语言能力和视觉能力能够提升上去，这是它未来的发展方向。

目前我们做的事情，第一是把机器人按整个层进行划分。包括部件驱动、环境感知、行为管理、数据传输等等。在这个基础上，我们做了一个RoboWare，为大家提供比较好的开发环境，机器人可视控制、仿真、数据传输和深度学习。我们主要针对机器人企业以及开发人员，这是我们主要的客户定位。

我们所提供的价值，总结为三提升三降低。提升了开发质量、开效率、可一致性，降低开发门槛、开发周期和开发成本。

这是目前能支撑的硬件，包括底盘、导航，以及数据传输在软件上的服务。未来的构想是把它作为一个内核，作为中间件的作用，把核心的算法，在数据传输和交互方面都融入进去。

未来要像Windows优化DOS或优秀手机厂商优化Android一样，让ROS也变成一个优秀的机器人操作系统。