无论（lùn）在工业、家庭，还是医（yī）疗等行（háng）业中，机器人（rén）发挥着越来越重（chóng）要的作用，未（wèi）来的机器人朝着应（yīng）用多（duō）元（yuán）化、功能智能化方（fāng）向发展（zhǎn）。在这样的趋势（shì）之下，工程师在设计中应该（gāi）怎样选（xuǎn）择合适的机器（qì）人操作系统？机器人操作系统对机器人（rén）的智能化有怎样的（de）推动作用？

　　在大型工（gōng）厂里，管理者可能想用机器人来替代人工完成枯燥的重复操作；在（zài）独生子女家庭（tíng），父母可能想过（guò）让智能机器人来（lái）陪伴自己的小（xiǎo）孩（hái）儿；在独居老人家中，儿（ér）女可（kě）能想（xiǎng）过让机器人来照（zhào）顾年迈的父母。无（wú）论在工业、家庭，还是医疗等行业中，机器人发挥着越来越重（chóng）要的作用（yòng），未（wèi）来的机器（qì）人朝着应用（yòng）多元化（huà）、功能智能化方向发展（zhǎn）。在这样的趋势之下（xià），工程师（shī）在设计中应该怎（zěn）样选择合适（shì）的机器人操（cāo）作系统？机（jī）器人操作（zuò）系统（tǒng）对机器人（rén）的（de）智能化有怎（zěn）样的推（tuī）动作用？针对这些问题，邀请了英特尔亚太研发（fā）有限公司开源软件技术中心ROS工程团（tuán）队经理杨（yáng）洪来谈（tán）一谈自己的看法。

　　服务（wù）机器（qì）人、工（gōng）业机器人、康复机器（qì）人将大有（yǒu）可为

　　机（jī）器（qì）人应用越（yuè）来越广，机器人技术发展很快，针（zhēn）对未来机器（qì）人领域的发（fā）展，杨洪（hóng）先生从（cóng）三个方面做（zuò）了分析：首先，服务机器人的（de）发（fā）展将（jiāng）会（huì）更快速与深（shēn）远。随着智能感知、大数（shù）据、人工智能等新技术的进一步成熟并融合进机器人领域（yù），服务机器人将会更智能、更实用。整合了智能虚拟助理的未来服务机器人，必将（jiāng）是能（néng）移动、会（huì）说话、在特定（dìng）领域（yù）具备（bèi）专业（yè）技能（néng）的一（yī）个智慧体（tǐ），也必将更深度地融（róng）合到（dào）人（rén）们的日常工作、生（shēng）活之中。

　　其次，工业（yè）协作（zuò）机器人将会成为（wéi）很（hěn）多工业领（lǐng）域的大势所（suǒ）趋。当（dāng）前，由于技术、资金（jīn）、产业耦合度等等（děng）一（yī）些原因（yīn），以汽（qì）车制（zhì）造为代表的自动化制造领域，虽然机械手臂的普及比（bǐ）率不低，但还是以人机隔离、以既定（dìng）程序来运行的模（mó）式。随着各（gè）种短板的逐步（bù）克（kè）服（fú），特别是（shì）在网络通讯、边缘计算等（děng）技术能够普（pǔ）及落地以及实时性、安全性、稳定性等方面（miàn）的问题得到大幅改善之后（hòu），人机协作模（mó）式（亦即人和机械臂（bì）处在（zài）同一个作（zuò）业（yè）区域里共同完成一些工作）将会（huì）成为更经济更（gèng）高效的智慧工厂的（de）必然方向（xiàng）。此外，伴随着基（jī）因技（jì）术、纳米技术、人工智（zhì）能、智能硬件的发展，医疗（liáo）机器（qì）人、陪护机器人等在远程医疗、微创（chuàng）手术、3D呈（chéng）现（xiàn）以（yǐ）及（jí）术后康复、陪护（hù）等方面比较大的发展空间。

　　造就智能化机器人选择（zé）合适的（de）操作系统是关（guān）键

　　如果人类想要赋（fù）予机（jī）器人“灵魂”就要配备合适的操作系统，在此（cǐ）基（jī）础上才能（néng）让机器（qì）人完成（chéng）更复杂、更高难（nán）度的任（rèn）务（wù）。目（mù）前，机（jī）器（qì）人操作系统已经被很多机器人设计厂商所熟知，然而，如何正确地选择一个适（shì）用于（yú）特定（dìng）场景的机器人（rén）操作系统还存在一定的困（kùn）扰。他们比较担心几个问题，第一，让自己（jǐ）的程序跑在（zài）开源（yuán）的或者是第三方的操作系统之上，会不会导致自己（jǐ）的商业（yè）机密或者知识产权遭到泄露？第二，一旦引入了大批量的第三方代码，将破坏产（chǎn）品的代（dài）码逻辑，增（zēng）加代（dài）码复杂（zá）度，加大（dà）代码（mǎ）的维（wéi）护与修复成本。第三，对于关（guān）注于产品运（yùn）行性能的（de）厂商，可能会担忧一个（gè）机器人操作系统（tǒng）的引入，会加重（chóng）机器（qì）人产品（pǐn）的运算负担，从而拉低机（jī）器人系统的运行性能（néng）。

ROS系统已（yǐ）经被厂（chǎng）商所接受并采用（yòng），ROS系统的核心代（dài）码都是（shì）以BSD许（xǔ）可协（xié）议开放（fàng）源（yuán）代码（mǎ）给所有人的，（ROS2，更新换代的（de）ROS系统（tǒng），使（shǐ）用（yòng）Apache许可协议），该许可协议允许任（rèn）何（hé）人使用并（bìng）更改代码，并（bìng）且（qiě）允许任何人（rén）具（jù）备发布或者不发布自己的代码的（de）权利，作为更新（xīn）换（huàn）代的ROS2系统，使（shǐ）用了Apache许可（kě）协议（yì），同BSD协议具备相（xiàng）似的权力（lì）许（xǔ）可。这在（zài）尽量（liàng）多借鉴别人成（chéng）就的同时，很（hěn）好地保护（hù）了一（yī）些机器人制造厂商（shāng）的商业机密与知识产权。

   ROS由OSRF统一管控，开源并考虑整体发展

　　机器人技术是（shì）一个跨领域、跨（kuà）学（xué）科的纷（fēn）繁庞杂的（de）系统。ROS采（cǎi）用分布式模块化设计，对（duì）于不（bú）同层次的（de）专业知识，封（fēng）装（zhuāng）在（zài）不同的层次与模块（kuài）中，并且提供了一系列的调试（shì）与监控工具。这样以来（lái），既让不同行业的专业人才专注于自己擅长的领域内，又能通过特定（dìng）的接（jiē）口或者工（gōng）具与其（qí）他领域的一些模块做（zuò）无缝对接（jiē）。既能保证各（gè）个（gè）模块的专业性，又能（néng）保证模（mó）块之间（jiān）对接的（de）便利性与高效性。

　　更重要（yào）的是，ROS具（jù）备（bèi）开源优势。一个开源（yuán）的项（xiàng）目能够吸引（yǐn）更多的（de）人或团体的加入，每个人都可以便捷地（dì）向开源项目（mù）贡献自（zì）己的成就，也可以便利地从（cóng）开源项目上获（huò）得支持与帮助。其次，ROS的架构设计是为机器人系统量身打造的。ROS架构的（de）核心（xīn）概念是分布式、模（mó）块化，不管是（shì）ROS的核心（xīn）部分，还是特定功能的应用，都是（shì）独立的模块设计（jì）。再（zài）加上清晰简洁的接口（kǒu）定义（yì）与实现（xiàn），使（shǐ）得（dé）在（zài）物联（lián）网（IoT）领域（yù）的很（hěn）多轻（qīng）量级SoC，都能被轻易（yì）地在（zài）ROS系统（tǒng）里应用起（qǐ）来（lái）；也或许是ROS优（yōu）胜的一个（gè）重要原（yuán）因，ROS虽然（rán）是开源的（de），但是一直由OSRF（开源机器人基金会（huì））统一管控的。自2007年以来10多年的时（shí）间里，虽（suī）然ROS经历过几次变革（gé）与起落，但是一直被比（bǐ）较好地管理着，这对于ROS系统的整体走向（xiàng）的把控、整合一些（xiē）团体与个人（rén）、高（gāo）效决策等等（děng）都具备相（xiàng）当重要的作（zuò）用（yòng）。

　　完善的生态（tài）系统是（shì）操（cāo）作系统向前发展的强大动（dòng）力

　　就（jiù）像Windows和Linux操作系统，需要建立一（yī）个完善的生态系统（tǒng）才能推（tuī）动其更快更（gèng）好地发展（zhǎn）。ROS是（shì）一款（kuǎn）糅合（hé）了众多知识体系的操作系统，越多（duō）的人（rén）参与，越会获得更好的完备性、迭（dié）代（dài）性。杨洪强调，“每一（yī）次（cì）的跨学科的创新，都需要从（cóng）实验（yàn）室（shì）到应用（yòng）实践等（děng）不同层（céng）次地反复推敲与尝（cháng）试。各种（zhǒng）不（bú）同层次、不同学科、不同专业的人们一起工作（zuò）能够大（dà）小专业之间的壁（bì）垒，才能让看似不能解决的问题获得创新性方案（àn）。”

   ROS生态系统的布局分为几个（gè）层次。首（shǒu）先，ROS系统提供（gòng）了足够的说明文档（dàng）、网上（shàng）论坛（tán）。初学者可（kě）以从相关网站上获得足（zú）够的（de）学习资料，快（kuài）速（sù）入门。目前这（zhè）些网站的访问量已经相当惊（jīng）人，而（ér）且包括中国在内，有许多团体或个人在致力于将这些（xiē）网站（zhàn）的相关资（zī）料（liào）本（běn）地（dì）化，以期降低进入门槛，更好地服务本国或者本地的学习者（zhě）们。

　　其次，ROS社区每年都会在全球召开ROS开发者大会，该大会的热（rè）度（dù）逐年上升，吸引了社会各（gè）界（jiè）认识的关注，为ROS的生态系统的搭（dā）建起到（dào）了很好的推进作用。除（chú）了全球（qiú）性的年度ROS大会，许（xǔ）多国（guó）家（jiā），如日（rì）本、中国等等，也已经或者正在筹（chóu）备一些区域年度大会（huì），这使（shǐ）ROS的（de）生态进一步向（xiàng）更细分的市（shì）场、更小众的需求类别上渗透。针对ROS社区（qū）的发展壮大，围绕ROS有不少的联盟陆续创（chuàng）立，ROS也被应用到了不同的领域，譬如针（zhēn）对于工业机（jī）械臂的智能化发展的工业机器人（rén）操（cāo）作系统（ROS-Industrial）、无人机、自（zì）动驾驶、智慧农（nóng）业、服务业（yè）、医疗、安防等等。

　　另外（wài），ROS系统到目前已经（jīng）拥有了（le）数以千（qiān）记的软件包，一些重（chóng）要（yào）软件包的维护者也合纵连（lián）横，会定期或不定期地（dì）以工作组（zǔ）或者论坛的（de）形（xíng）式（shì）共同商讨ROS的发布、趋势预估（gū）等。期待（dài）更多（duō）的国人能够在享（xiǎng）受ROS带（dài）来的便利的同时，能（néng）够多贡献自己的（de）代（dài）码（mǎ），让更多的人以维（wéi）护者的身份（fèn）加入到ROS的建设中来（lái）。

　　英（yīng）特（tè）尔在开源技术方面给（gěi）予ROS/ROS2领域（yù）合作（zuò）伙伴提供了支持，主要包括：创建具（jù）有产品价值的开源软（ruǎn）件堆栈，填补关（guān）键技术空（kōng）白以加（jiā）速ROS2成（chéng）熟（shú）度（dù），通过英特（tè）尔AI和芯片技术为机器人带来智能，为（wéi）物（wù）联网工业（yè）平台提供机器人软（ruǎn）件解决（jué）方案，以及基于OpenVINO工具集的（de）ROS/ROS2神经网络视觉（jiào）加速方案。

　　操作系统的（de）进（jìn）步推动机器人向智能（néng）化（huà）迈进

   ROS于（yú）2007年（nián）发布第一个版本，经（jīng）过十多年发展（zhǎn），很（hěn）多前沿技术在（zài）快速发展，同时（shí），业界对于机器人操（cāo）作系统（tǒng）的需求也发生了很（hěn）多变迁。结合目前（qián）的发（fā）展趋（qū）势，未来机器（qì）人操作系统发展会着重于（yú）如下的一（yī）些方（fāng）向：

　　第一（yī）， 消息传递机制更关注于效率与安全（quán）。基于机器（qì）人产品的特性，分布（bù）式的模块化设计与信息（xī）传递（dì）将是设（shè）计的（de）重点。而对于机器人产品化的过（guò）程中，消息的传（chuán）递将首先（xiān）以安全为（wéi）重（chóng）。

　　第二， 跨平（píng）台。机器人系统并不（bú）会独立存在，往往会依托于已有生产、服务系统，做（zuò）智慧（huì）化或功能（néng）化的扩（kuò）展（zhǎn）。如此一来，就要求机器人系统尽（jìn）可能多地支持既有系统。

　　第三， 支（zhī）持物联网（wǎng）设备和小型系统。未来的机器人势必要和其他产品（pǐn）或设备协同工作（zuò），来达到更高级别的智（zhì）能性。同时，在机（jī）器人普及的趋势下（xià），机器人与（yǔ）机（jī）器人之前的（de）协作、沟通也变得更迫切（qiē）。因此（cǐ）未来的操（cāo）作机器人（rén）操作系统需要具备更好的连接性、更（gèng）小的模块设计，符合（hé）协同工作、万物互联的（de）大趋势。

　　第（dì）四， 支持可（kě）扩（kuò）展的（de）智能（néng）化需（xū）求。不（bú）论（lùn）是业界还是普通人的直觉理解，都（dōu）会把智能（néng）化作为机器（qì）人发展的很重（chóng）要的一个（gè）标识。因此未来的机（jī）器（qì）人操作系（xì）统，对于人工（gōng）智能的兼（jiān）容程度也相当重要，提（tí）供必要（yào）的运行时支持与相对标准（zhǔn）的神经（jīng）网络的（de）接口抽象，并尽可能多（duō）地将（jiāng）给（gěi）予人工智能的高速算（suàn）法融入（rù）到机（jī）器人操作系（xì）统的核心领域。