无论在工业、家庭，还是医疗等行业中，机器（qì）人发（fā）挥着越来（lái）越（yuè）重要的作用，未来（lái）的机器人朝着应用多元化（huà）、功能（néng）智能化方向发展。在这样的趋势之下，工程师在设计（jì）中应该怎样选择合适（shì）的机器人操作系统？机器人（rén）操作系统（tǒng）对机器人的智能化有怎样的推动作用？

　　在大型工（gōng）厂里，管理（lǐ）者（zhě）可能想用机（jī）器人来替代人工完成枯燥的重复操作（zuò）；在独生子（zǐ）女（nǚ）家庭，父母可能想过让智（zhì）能机（jī）器人来陪伴自（zì）己（jǐ）的小（xiǎo）孩儿；在独居老（lǎo）人家中，儿女（nǚ）可能想过让机器（qì）人来照（zhào）顾年迈的父母。无论在工业（yè）、家庭，还是（shì）医疗等行业中，机器人（rén）发挥着（zhe）越来越重要（yào）的作用（yòng），未来的机器人朝着应用多元化（huà）、功能智能化方向发展。在这（zhè）样的趋势之下，工程（chéng）师在设计中应该怎样（yàng）选择合适的机器（qì）人（rén）操作系统？机器人操作系统（tǒng）对机（jī）器人（rén）的智（zhì）能化有怎（zěn）样的推动作用？针对（duì）这些问（wèn）题，邀请（qǐng）了英特尔亚太研发有限公司开源软件（jiàn）技术中心ROS工程团队经理杨洪来谈一谈自己的看法。

　　服（fú）务机器人、工（gōng）业机（jī）器人、康复（fù）机器（qì）人将大有（yǒu）可为（wéi）

　　机器（qì）人（rén）应用越来越广，机器人技术发展很快（kuài），针对未来机器人领域的发展（zhǎn），杨洪先生（shēng）从三个方面做了分析：首先，服务机器人的发（fā）展将会更快速与（yǔ）深远（yuǎn）。随着智能感知、大数（shù）据、人工（gōng）智能等新（xīn）技（jì）术的进一步（bù）成熟并融合进机器人领域，服务（wù）机器（qì）人将会更智能、更实用。整（zhěng）合了智能虚（xū）拟助理的未来服务（wù）机器人，必将是能移动、会说话、在特定领域（yù）具备专业技能的一个智（zhì）慧体（tǐ），也必将更（gèng）深度（dù）地（dì）融合（hé）到人（rén）们的日常（cháng）工作、生活之中。

　　其次，工业（yè）协作机器人（rén）将会成为很多工业领域的大势所趋。当前，由于技术、资金、产业耦合度等等一些原因，以汽车（chē）制造为代表（biǎo）的自动（dòng）化（huà）制造领域，虽然（rán）机（jī）械手臂的普及比率不低，但还是以人（rén）机隔离、以既定程序来运行的模式。随着（zhe）各种短（duǎn）板（bǎn）的逐步克服，特别（bié）是（shì）在网络通讯、边缘计算等技术能够普及落地以及实时性、安全性、稳定性等方面（miàn）的问题得到大幅（fú）改善（shàn）之后，人机协作模式（亦即人和机（jī）械（xiè）臂（bì）处在同（tóng）一个（gè）作业区域里共（gòng）同完成一些工（gōng）作）将会成为更经（jīng）济更高效的（de）智慧（huì）工（gōng）厂的必然方向。此外（wài），伴随着基（jī）因技术、纳米技术、人（rén）工智能、智能（néng）硬件的发展，医疗机器人、陪护机器人等（děng）在远程医疗（liáo）、微创手术、3D呈现以及术后康复、陪护等方（fāng）面比较（jiào）大（dà）的发展空间。

　　造就智能化机（jī）器（qì）人选择合（hé）适的操作系统是关键

　　如（rú）果人类想要（yào）赋予机器人“灵魂”就要配备合适（shì）的操作系统（tǒng），在此（cǐ）基础上（shàng）才能让机器人完成更（gèng）复杂、更高难度的任（rèn）务。目前，机器人（rén）操作系统已经被很多机器（qì）人设计厂商所熟知，然（rán）而，如何正确（què）地选择一个（gè）适用于特定（dìng）场景的（de）机器（qì）人操作系（xì）统还存在一定的困扰。他们比（bǐ）较担心几个问题，第一（yī），让自己（jǐ）的（de）程（chéng）序跑在开源的（de）或者是第（dì）三方的操作系统之上，会不会导致自己的商业机密或者知（zhī）识（shí）产权遭到泄露？第二，一旦引入（rù）了大批量的（de）第三方代码，将破坏产品的代码逻辑，增加代码复杂（zá）度，加大代码的维护与修复成本。第三，对于关注于产品运行性能的厂商，可（kě）能（néng）会担忧一个机器人操作系统的引入，会加重机器人产品的运算负（fù）担，从（cóng）而（ér）拉低机器人（rén）系统的运行性能。

ROS系统（tǒng）已（yǐ）经被厂商（shāng）所接（jiē）受并采用，ROS系（xì）统的核心（xīn）代码都是以（yǐ）BSD许可（kě）协议开放源代码给所（suǒ）有人的（de），（ROS2，更新换代的ROS系统，使用Apache许可协议），该许可协议允（yǔn）许（xǔ）任何人使用并更改（gǎi）代码，并且允许（xǔ）任何人具备发布或者（zhě）不发布自己的代码的权（quán）利，作为更（gèng）新换代的ROS2系统，使用了Apache许（xǔ）可（kě）协议，同（tóng）BSD协议具备（bèi）相似的权力许可。这在尽量（liàng）多借鉴别人（rén）成就的同时（shí），很（hěn）好（hǎo）地（dì）保护了一些（xiē）机器人制造（zào）厂商的商业机密与知识产权（quán）。

   ROS由OSRF统（tǒng）一管控，开源并考虑整（zhěng）体发（fā）展

　　机器人技术是一个跨领域（yù）、跨学科（kē）的纷（fēn）繁（fán）庞杂的系统。ROS采用分布式模块化设计（jì），对（duì）于不同层次的专（zhuān）业知（zhī）识，封（fēng）装在不同的层次与模块中，并（bìng）且提供了一（yī）系（xì）列的调试与监控工（gōng）具。这样以来（lái），既让不同行业（yè）的专业人（rén）才专注（zhù）于自己擅长的领域内（nèi），又能通过特（tè）定（dìng）的接口或者（zhě）工具（jù）与其他领域的（de）一些模块做无（wú）缝对接。既能保证（zhèng）各个模块的专（zhuān）业性，又能保（bǎo）证模块之（zhī）间对（duì）接的便利性与高效性（xìng）。

　　更（gèng）重（chóng）要的（de）是，ROS具备开源优势（shì）。一个开源的项目能（néng）够吸引更（gèng）多（duō）的人或团体（tǐ）的加入，每个人都可以便（biàn）捷地（dì）向开源项（xiàng）目（mù）贡献自己的成（chéng）就（jiù），也可以便利地从开（kāi）源项目上获（huò）得支持（chí）与帮（bāng）助。其次，ROS的架构设计是为机（jī）器人系统（tǒng）量身（shēn）打造的。ROS架构的核心概念是分（fèn）布式、模块化，不管是ROS的核（hé）心部（bù）分，还是特（tè）定功能的应用，都是（shì）独立的模块设计。再（zài）加上清晰简洁的接口（kǒu）定义与实现（xiàn），使得在物联网（IoT）领（lǐng）域的很多轻量级SoC，都能（néng）被轻易（yì）地在ROS系统（tǒng）里（lǐ）应用起来；也（yě）或许（xǔ）是ROS优（yōu）胜的（de）一个（gè）重要原因，ROS虽然是开源的，但是（shì）一直（zhí）由OSRF（开源机器人（rén）基金会）统一管控的。自（zì）2007年以来10多年的时间里，虽然（rán）ROS经历过（guò）几（jǐ）次（cì）变革（gé）与起落，但是（shì）一直（zhí）被比较好地管理（lǐ）着，这对于（yú）ROS系统的整体走向的把控、整（zhěng）合一些团体与个人（rén）、高（gāo）效（xiào）决策（cè）等等都具备相当重要的作用。

　　完（wán）善的（de）生（shēng）态（tài）系统是操作（zuò）系统向（xiàng）前发展（zhǎn）的强大动力

　　就像Windows和（hé）Linux操作系（xì）统，需要（yào）建立一个完善（shàn）的（de）生态系统才能推（tuī）动其更快更好地发展。ROS是一款糅合（hé）了众多知识体（tǐ）系（xì）的操作系统（tǒng），越多的人参与，越会获得更好的（de）完（wán）备性、迭代性。杨洪强调，“每一次的跨学科的创新（xīn），都需（xū）要从实验室（shì）到应（yīng）用实践等不同层次地反复推敲与尝试。各（gè）种不同层次、不同学科、不同专业的人们（men）一起工作能够大小专业之（zhī）间的壁垒，才能（néng）让看似不能解决的问题获得创新性方案。”

   ROS生态系统的布局分为几（jǐ）个层次。首先，ROS系统提供了足够的说明文档（dàng）、网上论坛。初学者可以从（cóng）相关网站上获得足够的学（xué）习资料，快（kuài）速入门。目前这些网站的（de）访问量已经（jīng）相（xiàng）当惊人，而且包括中（zhōng）国在内，有许多团体或个（gè）人在（zài）致力于将这些网站的相关资料本地化，以期降低进（jìn）入门槛，更好地服务本国或者本地的学习者们。

　　其次，ROS社区每年都会（huì）在全球召（zhào）开（kāi）ROS开发者大会（huì），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的生态系统的搭建起（qǐ）到了很好的推（tuī）进作用（yòng）。除了（le）全球性的年度ROS大（dà）会，许多国家，如日本、中（zhōng）国等等（děng），也已经或者正（zhèng）在筹备一些区域（yù）年度大会，这使（shǐ）ROS的生态进一步向更细分的（de）市（shì）场、更小众的需求（qiú）类别上渗透（tòu）。针对ROS社区的发展壮大，围（wéi）绕ROS有不少的（de）联盟陆（lù）续创（chuàng）立，ROS也被应用到了不同的领域，譬如针对于工业机械（xiè）臂的智能化发展的工业机器人操作（zuò）系统（ROS-Industrial）、无人机（jī）、自动驾驶、智慧农业、服务业（yè）、医疗、安防（fáng）等等。

　　另外（wài），ROS系统到目前已经拥（yōng）有了数以千（qiān）记的软件（jiàn）包（bāo），一些（xiē）重（chóng）要软件包（bāo）的维护者也合（hé）纵连横，会定期或不定期地以工作（zuò）组或者论（lùn）坛的形（xíng）式共同商讨ROS的发布（bù）、趋势预估等（děng）。期待更（gèng）多的（de）国人能够在享受ROS带（dài）来（lái）的便利的同时（shí），能够多贡献自己的代码，让更多的人以维护者的身（shēn）份加入（rù）到ROS的建设中来。

　　英特尔在（zài）开源技术方面给（gěi）予ROS/ROS2领域合作伙伴提供了支（zhī）持（chí），主（zhǔ）要包括：创建（jiàn）具有（yǒu）产品（pǐn）价值的开源（yuán）软（ruǎn）件（jiàn）堆栈（zhàn），填补关键技术空白以（yǐ）加（jiā）速ROS2成熟（shú）度，通过英特尔AI和芯片技术（shù）为机器人带来智能（néng），为（wéi）物联网（wǎng）工业平台提供机（jī）器人（rén）软（ruǎn）件解（jiě）决方案，以及基于OpenVINO工具集的ROS/ROS2神经网络（luò）视觉（jiào）加速方案。

　　操作系统的进步推（tuī）动机器人向智能化迈进

   ROS于2007年发布第一个版本，经（jīng）过十（shí）多年发展，很多前沿技术在快（kuài）速发展，同时，业界对于（yú）机器人操作系统的需求（qiú）也发生了很多变迁。结合目前的发展（zhǎn）趋势，未（wèi）来机（jī）器人操作系统（tǒng）发展（zhǎn）会着重于如（rú）下的一些方向（xiàng）：

　　第（dì）一， 消息传（chuán）递机制更关注于效（xiào）率与安全。基于（yú）机器人产品的特性，分布式（shì）的模块化设计与信息（xī）传递将是设计（jì）的（de）重点。而对于机器人产（chǎn）品化的过程中（zhōng），消（xiāo）息的（de）传递将首先以安全为重。

　　第二（èr）， 跨平台。机器（qì）人系统并不会（huì）独立存在，往往（wǎng）会依托于（yú）已有生产、服务系（xì）统（tǒng），做智慧化或功能化的扩展。如此一来（lái），就要求机器（qì）人系统尽（jìn）可能（néng）多地支持既（jì）有系统。

　　第三， 支持物联（lián）网设备和小型系统。未来（lái）的机器人势必要和其他产品或设备协同工作，来达到更高级别（bié）的智（zhì）能性。同时，在机器人普（pǔ）及的趋（qū）势下，机器人与机（jī）器（qì）人之（zhī）前的协作、沟通也（yě）变得更迫切。因此未来的操（cāo）作机器（qì）人（rén）操作系统需要具（jù）备更好的连接性（xìng）、更小的模块设计，符合协同工（gōng）作（zuò）、万物（wù）互联的大趋势。

　　第四， 支持可（kě）扩展的智能化需求。不论是（shì）业界还是普通（tōng）人的直觉理（lǐ）解，都会把（bǎ）智能化作为（wéi）机器人发展的很重要的一个标识。因此未来的机器人操作（zuò）系（xì）统（tǒng），对于人工智能的兼容程度也相当重要，提供必要的（de）运行（háng）时支持与相对（duì）标准的神经网络的接口抽象，并尽可能多地将给（gěi）予人工智能的高速算法融入到机器人操作（zuò）系统的核心领域。