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機器人作業系統演進與產業應用息息相關

2023-08-20
自1961年發明家George Devol將第一台工業機器人Unimate出售給通用汽車(GM)以來的數十年間,機器人作業系統(OS)有了飛躍式的進步;以創造者所工作的製造領域為起點,它們後來變成學界的關注焦點,然後又回歸工業界。
「在過去,有一段時間在作業系統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》採訪時表示:「但我會說,大多數人現在認為更困難的問題已經解決,這也是為什麼會有更多的專有OS,因為就是要針對特定應用讓它更好、更快。」
Howard指出,那些關於OS──特別是對機器人系統的支援──的更困難問題,部分與資料、以及指令被處理的應用有關,包括平行處理、將資料從RAM傳送到微處理器,以及處理來自感測器資料的各種各樣晶片上運算等等。
OS專有化趨勢
為特定應用開發專有作業系統的廠商,包括工業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體工程師Luke Broyer對《EE Times》表示:「我們在所有作業系統中大量使用Linux。」
來自Broyer及其團隊的一部份OS軟體,是為Omron的自主移動機器人(AMR)所開發;該公司AMR的硬體包括一台x86電腦,負責高階路徑規劃,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,像是與放大器通訊、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訊方法溝通,包括序列通訊,以及MQTT協議,但Broyer表示他們打算改用DDS協議──這是一種特別適合生產品質資料的中介軟體標準。
「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,能讓我們所有的感測器將資料饋入匯流排,而且如果有人想看那些資料,都能夠讀取…我們不需要個別發送。」
Broyer指出,Omron以往習慣在AMR的MCU採用即時作業系統(RTOS),但對於他們的目的來說並非必須:「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的工具打造自己的客製化Linux變體。」
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,並因此保留AMR的處理能量在需要的地方。
另一個專有OS則是在Dusty Robotics的建築佈局繪圖機器人上執勤;一開始該公司是使用被稱為ROS (Robot Operating System)的開放源碼中介軟體。
「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執行長Tessa Lau接受《EE Times》採訪時表示:「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。」