无论在工业、家（jiā）庭，还（hái）是医疗等行业中，机器人发挥着越来越重要的作用，未来的机器人朝着应用多元化、功能智能化方向发展。在这样的趋势之下，工程师在设计中应该（gāi）怎（zěn）样选择合适的机（jī）器人操作系（xì）统？机器人操作（zuò）系统对机器人的智能（néng）化（huà）有怎样的（de）推动作用？

　　在大型工厂里，管（guǎn）理者（zhě）可能想（xiǎng）用机（jī）器人来替代人工完成枯燥的重复操作；在独生子女家庭，父母可能（néng）想过（guò）让智能机器人来陪伴自己的小孩儿；在（zài）独（dú）居老人家中，儿女可能想（xiǎng）过让机器人来照顾年迈的（de）父母。无（wú）论（lùn）在工（gōng）业、家庭，还是医疗（liáo）等行业中（zhōng），机器人（rén）发挥着越（yuè）来越重要的作用，未来的机器人朝着应用多元化、功能智能化方向发展。在这样的趋势（shì）之下，工程（chéng）师在（zài）设计中应该怎样选择合适的（de）机器人操作（zuò）系统？机器（qì）人操作系统对机器人的智（zhì）能化有怎样的推（tuī）动（dòng）作用？针对这些问题，邀请了英特尔（ěr）亚太研（yán）发有（yǒu）限（xiàn）公司开（kāi）源软件技术中心（xīn）ROS工程团（tuán）队（duì）经理杨洪来谈一谈自己的看法（fǎ）。

　　服务机器人、工业机器（qì）人、康复机器人将（jiāng）大有可为（wéi）

　　机器人应用越来越（yuè）广，机器（qì）人技术发展很（hěn）快（kuài），针（zhēn）对未（wèi）来机器人领域的发展，杨洪先（xiān）生从三个方（fāng）面做了分析：首先，服务机（jī）器人的（de）发展将（jiāng）会更快速与深远。随着智能感知、大数（shù）据、人工智能等（děng）新技术的进（jìn）一步（bù）成（chéng）熟（shú）并融合进机（jī）器人领域，服务机器人将会（huì）更智（zhì）能、更实用。整合了智（zhì）能虚拟助（zhù）理的未来（lái）服务机器人，必将是能（néng）移动、会说话、在特定领域具备专（zhuān）业技能的一个（gè）智慧体，也必（bì）将更深（shēn）度（dù）地融（róng）合（hé）到人（rén）们（men）的日常工作、生活之（zhī）中。

　　其次，工业协作机器人将会成为很多工业领域的（de）大势所（suǒ）趋。当前，由于技术、资金、产业耦合度等等一些原因，以汽车制造为代（dài）表的自动化制造领域（yù），虽然机（jī）械手臂的（de）普及比率不低（dī），但还是以人机（jī）隔离、以既定程序来（lái）运行的模式。随着各种短（duǎn）板的（de）逐（zhú）步（bù）克服，特别是（shì）在网络通讯、边缘计算（suàn）等技术能够普及落地以及实时性、安（ān）全（quán）性、稳定（dìng）性等方面的（de）问题得到大（dà）幅（fú）改善之（zhī）后，人机协作模式（亦即人（rén）和机械臂处（chù）在同一个作业（yè）区域里共同完成一些工作）将会成为更（gèng）经济更高（gāo）效（xiào）的智慧工厂（chǎng）的必然（rán）方向。此外，伴随着基因（yīn）技术（shù）、纳米技术（shù）、人（rén）工智能、智能硬件的发（fā）展，医疗机器人（rén）、陪护机（jī）器人（rén）等在（zài）远（yuǎn）程（chéng）医疗、微创手术、3D呈（chéng）现以及（jí）术后康复（fù）、陪护（hù）等方面比较大的发展空间。

　　造（zào）就智能化机器人选择合适的操作系统是（shì）关键

　　如（rú）果人类想要赋予机器人“灵魂”就要配备合适的操作（zuò）系统，在此基础（chǔ）上（shàng）才能让（ràng）机器人（rén）完成更复杂、更高难（nán）度的任务。目前，机器人操作系统已经被很多（duō）机（jī）器人设计厂（chǎng）商（shāng）所熟（shú）知，然而，如（rú）何（hé）正确（què）地选择一个适（shì）用于（yú）特定场景（jǐng）的机器人操作系统（tǒng）还存（cún）在一（yī）定的（de）困扰。他们比较担（dān）心几（jǐ）个问题，第一，让自己的程序跑在开源的或（huò）者（zhě）是第三（sān）方的操作系（xì）统之上，会不会导致自己的商业机密（mì）或者知识（shí）产权遭到泄露？第二（èr），一旦引（yǐn）入了大批量的第三（sān）方代码，将破坏产（chǎn）品（pǐn）的代（dài）码逻辑，增加代码复杂度（dù），加大（dà）代码的（de）维护与修复成本。第三，对（duì）于关注（zhù）于产品（pǐn）运（yùn）行性能的厂（chǎng）商，可能会担忧一个机器人操（cāo）作系统的引入，会（huì）加重（chóng）机（jī）器人产品（pǐn）的（de）运算负（fù）担，从而（ér）拉低（dī）机器人系（xì）统的运行性能（néng）。

ROS系（xì）统已经被厂商所接受并采用，ROS系统的（de）核心（xīn）代码都是（shì）以BSD许可协议开放源代码（mǎ）给所有人的（de），（ROS2，更新（xīn）换代的ROS系统，使用Apache许（xǔ）可协议），该许可协（xié）议（yì）允许任何人使用并更改代码，并且允许任何（hé）人具备发布或者（zhě）不发布自己的代码的权利，作为（wéi）更新换代的ROS2系（xì）统，使用了Apache许可协议，同BSD协议具备相（xiàng）似的权力许（xǔ）可（kě）。这在尽量（liàng）多借鉴别人成就（jiù）的同时，很（hěn）好地保（bǎo）护了一（yī）些机器人制造厂商的（de）商业机密与（yǔ）知识产权。

   ROS由OSRF统一管控（kòng），开（kāi）源（yuán）并考虑整体发展

　　机器人技术是一个跨领域、跨学科的纷繁庞杂的系统。ROS采用（yòng）分布式模块化设计，对于不同层次的专业（yè）知（zhī）识，封（fēng）装在（zài）不同（tóng）的层次与模块（kuài）中（zhōng），并且提供了一系列（liè）的调（diào）试与监控工具。这样（yàng）以（yǐ）来，既让（ràng）不同（tóng）行（háng）业的专业人（rén）才（cái）专注于自（zì）己擅（shàn）长的领域内，又能通过特定的接口（kǒu）或（huò）者工具与其他领域的（de）一些模块做无缝对（duì）接（jiē）。既（jì）能保证（zhèng）各个模块的专业性，又能保证模块之间对接的便利性与高（gāo）效（xiào）性。

　　更重要的是（shì），ROS具备开源优（yōu）势。一（yī）个开源的项（xiàng）目（mù）能够吸引更多的人或团体的加入，每个人都（dōu）可以便捷（jié）地（dì）向开源项目（mù）贡献（xiàn）自己的成就，也可（kě）以便（biàn）利地（dì）从开（kāi）源项（xiàng）目上获（huò）得支持与帮助。其次，ROS的架构设计是为机（jī）器人系统量身打造的。ROS架构的核（hé）心（xīn）概念是分布式、模块化（huà），不管是ROS的核心部分，还是特定功能的应（yīng）用，都是（shì）独立的模（mó）块设计。再（zài）加上清晰简洁的（de）接口定义与实（shí）现（xiàn），使得在物联网（IoT）领域的很（hěn）多（duō）轻量级SoC，都能被（bèi）轻（qīng）易地（dì）在ROS系统里应（yīng）用起来；也或许（xǔ）是ROS优胜的一个重（chóng）要原（yuán）因，ROS虽然（rán）是开源的（de），但是一直（zhí）由OSRF（开源机器人基金会）统一管控的。自2007年以来（lái）10多年的时间里（lǐ），虽然ROS经历过几次变革与起落，但（dàn）是一直（zhí）被比较好地管理着（zhe），这对于ROS系（xì）统的整体走（zǒu）向的把控、整合一些团体与个人、高效决策等等都具（jù）备（bèi）相当重（chóng）要（yào）的作（zuò）用。

　　完善的生态系统是（shì）操作系统向前发展的强大（dà）动（dòng）力

　　就像Windows和（hé）Linux操作（zuò）系统，需要建立一个完善的（de）生态系统才（cái）能（néng）推动其更快（kuài）更好地发（fā）展。ROS是一款（kuǎn）糅合了（le）众（zhòng）多知识体系的操作系统，越多的人参与，越会获（huò）得更好的完（wán）备性、迭代性。杨洪强调，“每一次的跨学科的（de）创新（xīn），都需要从实验（yàn）室到应（yīng）用实践等不同层次（cì）地反复推敲与尝试。各（gè）种不同层次、不同学（xué）科、不同专（zhuān）业的人们一起（qǐ）工作能够大小专业之间的壁（bì）垒，才能（néng）让看似（sì）不能解决的问题获得创（chuàng）新性方案（àn）。”

   ROS生态系统的（de）布局分为几个层次。首（shǒu）先，ROS系统提供了（le）足够的说明文档、网上（shàng）论坛。初学者可以从相关网站上获得（dé）足够的学习资料，快速入门。目（mù）前这些网（wǎng）站的访问（wèn）量已经相当惊人（rén），而且（qiě）包括中国在内，有许（xǔ）多团体或个（gè）人在致力于将这些网站的（de）相关资料本地（dì）化（huà），以（yǐ）期降低（dī）进入门槛，更好地服务本国或者本地的学习（xí）者（zhě）们。

　　其（qí）次，ROS社区每年都（dōu）会（huì）在（zài）全球召开ROS开发（fā）者大会，该大会的热度逐年上升，吸引了社会（huì）各界认识的关注，为ROS的生态（tài）系统的搭建起到了（le）很好的推进作（zuò）用。除（chú）了全球（qiú）性的年度ROS大会，许（xǔ）多（duō）国家，如日本（běn）、中国等等，也已经（jīng）或者正（zhèng）在筹备一些区域年（nián）度大会，这使ROS的生（shēng）态进一步向更细分的（de）市场、更小众的需求类别（bié）上渗透。针对ROS社区的（de）发展（zhǎn）壮（zhuàng）大，围绕ROS有不少（shǎo）的联盟陆续创立，ROS也被（bèi）应用到了不同（tóng）的领域，譬如针对于工（gōng）业机械臂的智能化（huà）发展的（de）工业机器人（rén）操作系统（ROS-Industrial）、无人机、自动（dòng）驾驶、智（zhì）慧农业、服（fú）务业、医（yī）疗、安防等（děng）等（děng）。

　　另（lìng）外，ROS系统到目前已经拥有了（le）数（shù）以千记（jì）的软件包，一些重要软件包（bāo）的维护者也合纵连横，会定期或不定期地以（yǐ）工作组或者论坛（tán）的形式共同商讨ROS的发布、趋势预估等（děng）。期待更多的国人能够在享受ROS带来的（de）便利的同时（shí），能够多贡（gòng）献（xiàn）自己的代码，让更多的人以维护者的身份加入到ROS的建设中来。

　　英特（tè）尔在开源技（jì）术方（fāng）面给（gěi）予ROS/ROS2领（lǐng）域合作伙伴提供（gòng）了支持，主要包括：创建具有产品价值的开源软件堆栈，填补关键技术空白以加（jiā）速（sù）ROS2成（chéng）熟度，通过英特（tè）尔（ěr）AI和芯片技术为机器（qì）人带来智（zhì）能，为物联网工业平台提供机器人软件解决方案，以及（jí）基于（yú）OpenVINO工（gōng）具集的ROS/ROS2神经（jīng）网络视觉加速方案。

　　操作（zuò）系统的进（jìn）步推动机器人向智能化迈进

   ROS于2007年发布第一（yī）个版（bǎn）本，经过十多（duō）年发展，很多前沿技术在快速发展，同时，业界（jiè）对（duì）于机器（qì）人（rén）操作系统的需求也发（fā）生了很多变迁。结（jié）合目前的发（fā）展趋势，未来机器人操（cāo）作系统发展会着（zhe）重于如下的一（yī）些方向：

　　第一， 消（xiāo）息（xī）传递（dì）机制更关注于效率与安全。基于机（jī）器（qì）人（rén）产品的特性，分布式的模块化设计与信息传递将是设计的重（chóng）点。而对于机器人产品化的过程中，消息的（de）传递将首先以（yǐ）安（ān）全为重。

　　第二， 跨平（píng）台（tái）。机器人系（xì）统并（bìng）不会独立存在，往往会依托于已有（yǒu）生产、服务系统，做智慧化或（huò）功能化的扩（kuò）展。如此一来，就要求机（jī）器人系统（tǒng）尽可能多地支持既有系统。

　　第三， 支持物（wù）联网设备和小型（xíng）系统。未来的机器（qì）人势（shì）必要和其他（tā）产品（pǐn）或设备协同工（gōng）作，来达到更高级别的（de）智能性。同时，在机器人普及的趋势（shì）下，机器人（rén）与机器人之（zhī）前的协（xié）作、沟通也（yě）变得更迫切。因此（cǐ）未（wèi）来（lái）的操作机（jī）器人操作（zuò）系统需要具备更好的（de）连接性、更小（xiǎo）的模（mó）块设计，符合协同工作（zuò）、万物互（hù）联的大趋势。

　　第四， 支持可扩展的智能化需求。不论是业界还是普通人的直觉（jiào）理解，都（dōu）会把（bǎ）智能（néng）化作为机（jī）器人发展的很重要的一个标识。因此未来的机器人（rén）操作系统（tǒng），对（duì）于人（rén）工（gōng）智能（néng）的兼（jiān）容程度（dù）也相当重要（yào），提供必要的运行（háng）时支持（chí）与相对标准（zhǔn）的神经网络的接口抽（chōu）象（xiàng），并尽可能多地（dì）将（jiāng）给（gěi）予人工智能的高速（sù）算法融入到机器人操（cāo）作系（xì）统的核心（xīn）领域。