如果說(shuō)前三次工業(yè)革命關(guān)注效率、質(zhì)量和成本，那么第四次工業(yè)革命更多的是強(qiáng)調(diào)柔性、智能和資源。作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)力的代表之一，機(jī)器人行業(yè)在近十年內(nèi)蓬勃發(fā)展，中國(guó)市場(chǎng)的平均增長(zhǎng)率更是全球的兩倍以上。制造業(yè)轉(zhuǎn)型提升保障和帶動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人的旺盛需求，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人機(jī)交互等關(guān)鍵技術(shù)的加速突破，服務(wù)機(jī)器人下游應(yīng)用場(chǎng)景也日趨廣泛，迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇。

　　下一代機(jī)器人

　　自動(dòng)化、數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展給各行各業(yè)帶了了長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響，機(jī)器人行業(yè)也不例外。

• Cobots協(xié)作機(jī)器人

　　智能手機(jī)革命和自動(dòng)駕駛汽車(chē)的發(fā)展降低了現(xiàn)成硬件的成本，更小、更靈巧的機(jī)器人已進(jìn)入工廠車(chē)間。這些重量更輕、成本更低的機(jī)器人可以配備傳感器，在工業(yè)環(huán)境中與人類(lèi)協(xié)同工作，由此誕生了協(xié)作機(jī)器人。

　　從歷史上看，機(jī)器人行業(yè)一直受到諸多問(wèn)題的困擾：如引導(dǎo)機(jī)器人識(shí)別和導(dǎo)航物體（包括人）的視覺(jué)技術(shù)改進(jìn)緩慢，只能憑借一些簡(jiǎn)單粗暴的手段保護(hù)人類(lèi)免受機(jī)器人失控的影響；機(jī)器人的抓握和機(jī)械能力仍然有限；機(jī)器人24小時(shí)工作，帶來(lái)了平均成本的降低，機(jī)械自動(dòng)化是趨勢(shì)，但是技術(shù)并沒(méi)有讓機(jī)器人發(fā)展到能處理一切。

　　隨著機(jī)器人在全球范圍內(nèi)擴(kuò)散到工廠，它們?cè)絹?lái)越需要具備識(shí)別并安全地在物體周?chē)\(yùn)作，這就對(duì)視覺(jué)系統(tǒng)的提升要求很高。過(guò)去許多機(jī)器人在高度結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中執(zhí)行可重復(fù)的任務(wù)，因此為了安全起見(jiàn)，生產(chǎn)環(huán)境中機(jī)器人更多需要隔離防護(hù)，隨著技術(shù)發(fā)展，3D傳感器、機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展，機(jī)器人可以識(shí)別和導(dǎo)航物體和人類(lèi)，隨著機(jī)器學(xué)習(xí)和AI的發(fā)展，機(jī)器人可以在示教學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)解決"邊緣情況"的可能。

　　算法的加持讓協(xié)作機(jī)器人更敏捷地應(yīng)對(duì)變化，旨在確保人和生產(chǎn)環(huán)境的安全。機(jī)器人不再是簡(jiǎn)單重復(fù)動(dòng)作，而是和人近距離的協(xié)作，Cobots機(jī)器人技術(shù)以及AGV（無(wú)人搬運(yùn)車(chē)），已經(jīng)成為制造業(yè)和倉(cāng)庫(kù)環(huán)境方面的標(biāo)準(zhǔn)。

• 云聯(lián)機(jī)器人

　　云的興起，使得大量的計(jì)算資源，存儲(chǔ)資源，和在此基礎(chǔ)上的創(chuàng)新服務(wù)變得觸手可得。當(dāng)計(jì)算資源，存儲(chǔ)資源后置到云端時(shí)，機(jī)器人可以變得更加小巧，更加節(jié)能，省去了本地的大量維護(hù)和開(kāi)發(fā)工作，同時(shí)擁有大量計(jì)算資源來(lái)處理大數(shù)據(jù)，機(jī)器學(xué)習(xí)等等場(chǎng)景。

　　機(jī)器人和云端通過(guò)通信，包括5G技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)資源共享，便利高效的同時(shí)，本地的實(shí)時(shí)響應(yīng)，高效通信，以及通信的安全問(wèn)題就變得尤為重要。

• 共享控制機(jī)器人

　　在醫(yī)療領(lǐng)域中，醫(yī)生通過(guò)操作界面控制機(jī)器人操作精密的手術(shù)，這種控制機(jī)器人可以減少人類(lèi)的失誤，提升醫(yī)療水平。同時(shí)，機(jī)器人需要給操作的醫(yī)生適當(dāng)?shù)姆答仯詭?lái)現(xiàn)場(chǎng)感知。這需要機(jī)器人動(dòng)作和操作者動(dòng)作之間保持低延時(shí)通信，如果涉及遠(yuǎn)程手術(shù)，還要保證通信的信息安全。

　　隨著老齡化人口的增加，生活中的共享控制機(jī)器人比如霍金的輪椅，也會(huì)被普及化，人和機(jī)器一起控制運(yùn)動(dòng)，機(jī)器識(shí)別人操作的軌跡進(jìn)行移動(dòng)，同時(shí)自行監(jiān)控軌跡上可能的風(fēng)險(xiǎn)，共同達(dá)成最終的運(yùn)行線路。機(jī)器和人之間的實(shí)時(shí)響應(yīng)，通信的低延時(shí)直接影響到設(shè)備的可用性。

　　新技術(shù)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

　　AI以及其子集ML發(fā)展迅猛。機(jī)器人利用AI以及ML能力，從復(fù)雜任務(wù)或者失誤中學(xué)習(xí)，收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行決策，從自動(dòng)化走向自治化，極大減少了人的工作負(fù)荷。如京東數(shù)科機(jī)房巡檢AI機(jī)器人，集成了大量的傳感器，激光雷達(dá)、熱成像相機(jī)、溫濕潔凈度等多種傳感器，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)房?jī)?nèi)的溫度、濕度、粉塵、煙霧、噪音等環(huán)境指標(biāo)，并對(duì)服務(wù)器的儀表盤(pán)、設(shè)備指示燈、屏顯、開(kāi)關(guān)等進(jìn)行檢測(cè)。

　　這類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景涉及到復(fù)雜的人類(lèi)交互，比如自然語(yǔ)言的交互，是未來(lái)的趨勢(shì)。同時(shí)，新的應(yīng)用發(fā)展迅猛，需要機(jī)器人本身的軟件平臺(tái)對(duì)于快速頻繁的創(chuàng)新以及AI/ML相關(guān)的應(yīng)用友好，便于快速部署，快速驗(yàn)證，而不對(duì)原有系統(tǒng)造成負(fù)擔(dān)。

　　借助機(jī)器視覺(jué)，影像，紅外或者X射線以及傳感器技術(shù)，機(jī)器人能夠感知外界環(huán)境。技術(shù)為機(jī)器人的動(dòng)作控制提供視覺(jué)反饋，如生產(chǎn)線上識(shí)別工件，識(shí)別人的位置、方向和行動(dòng)軌跡，便于自適應(yīng)控制；為機(jī)器人提供視覺(jué)導(dǎo)航，如實(shí)時(shí)檢測(cè)視覺(jué)信息跟蹤路徑，檢測(cè)障礙物，識(shí)別路標(biāo)以及環(huán)境，確定方位；機(jī)器人更多被用于代替或幫助人工進(jìn)行質(zhì)量控制和安全檢查。

　　這些機(jī)器人的新應(yīng)用場(chǎng)景，除了依賴(lài)云端提供的計(jì)算和存儲(chǔ)資源外，更多的是將識(shí)別加入到控制周期中，進(jìn)行反饋控制，而不只是監(jiān)控，然而也增加了控制的復(fù)雜性。這需要邊緣系統(tǒng)的開(kāi)放性、實(shí)時(shí)性來(lái)滿足要求，不僅能添加識(shí)別的功能，還要保證控制的及時(shí)。

　　此外，大量新技術(shù)的應(yīng)用，需要更多擁有更強(qiáng)計(jì)算力的高性能硬件平臺(tái)，軟件以及軟件平臺(tái)要相適配，以充分發(fā)揮這些硬件的能力，并且要易于部署和驗(yàn)證，保持架構(gòu)的友好。在新功能部署的情況下，通過(guò)功能安全的認(rèn)證，同時(shí)確保信息安全非常重要。

　　現(xiàn)有機(jī)器人產(chǎn)品尚不能滿足用戶智能化需求，人機(jī)交互、柔順控制、功能仿生、智能感知等關(guān)鍵技術(shù)，新技術(shù)和新應(yīng)用的涌現(xiàn)，對(duì)功能安全和信息安全也帶來(lái)的新的挑戰(zhàn)?？偟膩?lái)說(shuō)，創(chuàng)新軟件平臺(tái)幫助機(jī)器人擁有更多的功能，同時(shí)不影響機(jī)器人的實(shí)時(shí)響應(yīng)和安全特性，旨在快速驗(yàn)證新的應(yīng)用功能。

　　創(chuàng)新軟件平臺(tái)

　　為應(yīng)對(duì)以上這些挑戰(zhàn)，風(fēng)河公司為機(jī)器人關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施提供了一些創(chuàng)新的軟件平臺(tái)產(chǎn)品和實(shí)踐。

　　無(wú)論是開(kāi)源的Linux、商業(yè)化的RTOS，還是兩種產(chǎn)品同時(shí)需要，也無(wú)論是設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)還是部署，風(fēng)河都為客戶提供了全面的軟件陣容和業(yè)務(wù)支持。這種靈活性使風(fēng)河公司能夠提供富有創(chuàng)新的產(chǎn)品，借助于最新的社區(qū)驅(qū)動(dòng)型創(chuàng)新，一站式滿足關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用的功能安全性、信息安全性和可靠性要求。

• 將嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)代化

　　虛擬化技術(shù)并不是新技術(shù)，已經(jīng)在企業(yè)IT運(yùn)營(yíng)中應(yīng)用了多年，為了在嵌入式系統(tǒng)中釋放虛擬化的潛力，風(fēng)河公司開(kāi)發(fā)了Wind River Helix Virtualization Platform（HVP）。

　　Wind River Helix Virtualization Platform將VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）和嵌入式Linux融入邊緣計(jì)算軟件平臺(tái)之中，借助虛擬化技術(shù)，將VxWorks和Linux兼容，并支持其他操作系統(tǒng)無(wú)需修改即可在同一框架中運(yùn)行，由此提供了一套跨越整個(gè)風(fēng)河產(chǎn)品集的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，幫助企業(yè)從舊系統(tǒng)過(guò)渡到新系統(tǒng)，進(jìn)而將嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)代化。

　　由于許多關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)既需要開(kāi)源Linux又需要經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的RTOS，而Wind River Helix Virtualization Platform恰恰提供了兩全其美的環(huán)境，將VxWorks和Wind River Linux集成進(jìn)入了一個(gè)單一的解決方案之中，且出自同一提供商。它是專(zhuān)門(mén)為實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)虛擬化演進(jìn)而設(shè)計(jì)的解決方案，幾乎可以運(yùn)行任何嵌入式系統(tǒng)的單一平臺(tái)，無(wú)論傳統(tǒng)既有系統(tǒng)還是現(xiàn)代全新系統(tǒng)。

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)和5G的發(fā)展，萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代安全是不容忽視的一環(huán)。過(guò)去30多年來(lái)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)VxWorks平臺(tái)一直推動(dòng)著嵌入式應(yīng)用功能安全性和信息性的發(fā)展，并提供了高度確定性的性能。在此過(guò)程中，VxWorks不斷發(fā)展，滿足了軟件開(kāi)發(fā)人員不斷變化的需求。

　　風(fēng)河正在以VxWorks來(lái)顛覆和重新定義嵌入式開(kāi)發(fā)的工程模式，讓開(kāi)發(fā)變得更為簡(jiǎn)便易行，進(jìn)而提高了生產(chǎn)率。當(dāng)今的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)必須接受現(xiàn)代化開(kāi)發(fā)實(shí)踐，這意味著要與開(kāi)發(fā)人員使用的主流框架、語(yǔ)言和方法相兼容，同時(shí)還不能犧牲功能安全性、信息安全性、性能和可靠性。

• 引領(lǐng)創(chuàng)新與合作

　　為了更好地幫助用戶應(yīng)對(duì)軟件開(kāi)發(fā)面臨的挑戰(zhàn)，風(fēng)河系統(tǒng)公司近日推出了創(chuàng)新與合作的新平臺(tái)--WindRiverLabs。這是一個(gè)為開(kāi)發(fā)人員量身定制的新網(wǎng)站，技術(shù)人員可以在此獲得軟件工程、概念驗(yàn)證、開(kāi)源集成、實(shí)驗(yàn)性軟件和新技術(shù)的相關(guān)支持，網(wǎng)站還為開(kāi)發(fā)者社區(qū)提供了首個(gè)免費(fèi)VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）軟件開(kāi)發(fā)工具包（SDK）。

　　開(kāi)發(fā)周期、時(shí)效、成本一直都是企業(yè)在進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)中面對(duì)的壓力。應(yīng)用開(kāi)發(fā)與應(yīng)用場(chǎng)景相關(guān)，而邊緣開(kāi)發(fā)環(huán)境數(shù)量非常巨大，從而讓開(kāi)發(fā)周期更短，節(jié)奏更快，此外，還有成本壓力，尤其是合格軟件工程師的成本。WindRiverLabs為開(kāi)發(fā)人員（不限于風(fēng)河的客戶）提供了在邊緣進(jìn)行協(xié)作創(chuàng)新的環(huán)境，并具備機(jī)器學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)等功能。以此為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)人員還能與創(chuàng)建項(xiàng)目的軟件工程師互動(dòng)，與其他軟件工程師共同應(yīng)對(duì)類(lèi)似的挑戰(zhàn)，并與風(fēng)河生態(tài)系統(tǒng)成員共同探索新市場(chǎng)和前瞻性設(shè)計(jì)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　機(jī)器人行業(yè)快速發(fā)展，增強(qiáng)感知能力，增強(qiáng)學(xué)習(xí)能力，自治機(jī)器人將擴(kuò)展到生活方方面面。在未來(lái)，人與機(jī)器人的協(xié)作將更頻繁，處理更復(fù)雜的事務(wù)，提高效率。機(jī)器人需要保持實(shí)時(shí)響應(yīng)，并確保人和工作環(huán)境的安全。創(chuàng)新軟件平臺(tái)需要適應(yīng)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展，對(duì)新應(yīng)用，新的部署和驗(yàn)證方式友好，滿足關(guān)鍵任務(wù)型應(yīng)用的功能安全性、信息安全性和可靠性要求。風(fēng)河將持續(xù)提供安全，可靠，實(shí)時(shí)，整合，快速部署的軟件平臺(tái)，持續(xù)擁抱快速發(fā)展的機(jī)