小寶圖盟機器人軟件開發平臺

機器人軟件平臺
平臺名稱
所屬類型
Evolution Robotics ERSP
平臺
商用
Microsoft Robotics Studio
平臺
非商業用途免費
OROCOS
控件庫
開源且免費
Skilligent
機器學習插件
商用
URBI
平臺
商用
Webots
仿真環境
商用
Player, Stage, Gazebo
平臺
開源且免費
iRobot AWARE
平臺
商用
OpenJAUS
平臺
開源
CLARAty
平臺
開源
爲何要使用機器人軟件開發平臺？
機器人控制軟件的花費在整個機器人應用系統預算中佔據了很大比例。好比，一個自動控制項目的80%工做量都集中在系統集成方面，包括軟件的發開和定製。因此機器人開發平臺的做用就是減小軟件工程師的工做量，同時減小項目開支。

除了軟件工程的問題外，在一個真正的機器人項目中還要涉及大量的人工智能。一個集成了許多現成的、可靠的組件庫的統一軟件開發平臺，在應付各類機器人工程時能幫上大忙。

最後的問題是「行爲協做」。許多文獻中都有對行爲協做的討論。正由於這是一個廣泛存在的問題，因此一些平臺提供了統一的解決方案。

應用功能測評
  Evolution Microsoft OROCOS Skilligent URBI Webots Player, Stage, Gazebo
開源 否 否 是 否 否 否 是
免費 否 非商業用途 是 否 否 否 是
支持Windows 是 是 否 是 是 是 是(仿真)
支持Linux 是 否 是 是 是 是 是
分佈式環境 否 是 否 是 是   是(有限的)
行爲協做 是 是 否 是 是 否 否
內置機械手臂控制模塊 否 否 是 是 否 否 否
內置物體識別模塊 是 否 否 是 否 否 否
內置導航模塊 是 否 否 是 否 否 否
學習工具 否 否 否 是 否 否 否
仿真環境 否 是 否 否 是 (Webots) 是 是
硬件支持範圍 小 大 中 中 大 大 中
可重用自定義組件 是 是 是 Not applcbl 是 否 否
實時系統 否 否 是 否 否 否 否
Evolution Robotics's ERSP
Evolution Robotics是一個集設計和銷售機器人軟硬件的開發平臺，簡稱ERSP。整個軟件很是成熟。它集成了視覺識別系統（VIRP）和視覺導航繪圖系統（VSLAM）。它所用的視覺系統是基於David Lowe開發的算法（已註冊專利）。

平臺提供了可視化的編程環境工具，經過搭建圖標來構建程序。

可視化編程界面

系統經過運行時的「任務」程序來激活或中止「行爲」組件。系統不支持仿真。它在Windows 和Linux下運行.

Microsoft Robotics Studio
微軟最近成立了專門的團隊開發機器人軟件平臺，產品叫作Microsoft Robotics Studio（MSRS）。它能在Windows和Windows CE下運行。分佈運行的開發環境承擔了大部分的信息傳遞和線程管理任務。它的行爲協做基於「服務優先級」的概念。它提供了完備的仿真和圖形化開發環境。

可視化編程界面

仿真環境

在微軟大旗的感召下，愈來愈多的機器人設備廠商宣佈支持MSRS。（不知道在這個領域會不會出現WINDOWS的局面？不過我想應該不會，根據個人經驗，在涉及程序開發這個領域微軟的感召力僅侷限與WINDOWS平臺，根據他們公司的一向做風來看，應該是不會作包打天下的產品的。譯者注）

OROCOS
OROCOS是一個開源的控件庫。這些控件主要用於高級運動控制和機器人控制。它本身帶有一個針對實時運行環境優化了的開發平臺。該環境使用「鎖無關緩衝區」技術，知足應用程序對實時性嚴格的要求。

OROCOS體系

OROCOS提供一系列可重用組件和硬件驅動。獨立的運動學與動力學開發框架能讓用戶進行物理運動學的建模和計算。應用的領域有機器人、人體工程、計算機動畫、工業機械建模等。

該系統沒有統一的圖形化編程環境或者仿真環境。

Skilligent
從嚴格意義上說，Skilligent不屬於機器人軟件開發平臺。由於它提供的是一種對機器人編程的仿真訓練，而不是真正意義上編寫實際運行在機器人上面的程序。

Skilligent的機器人行爲控制系統是基於「developmental robotics」——一種新型的對多用途的、非特定任務控制的自治機器人系統進行學習人工智能系統。

Skilligent讓一個常規的機器人變成一個能與終端用戶交流並能被訓練的友好的機器人。系統控制軟件的良好的交互性能讓用戶與機器人之間的交流和協做更天然。用戶能夠經過手勢、聲音、控制操做和「共同注意（joint attention）」。

用戶在訓練機器人

Skilligent行爲控制系統

 

系統的關鍵技術是一系列將實際應用狀況中的任務或者技能轉換成普適模型的算法。系統針對物體識別、聲音識別和視覺導航的學習進行了優化。

嚴格來講，Skilligent倒不是一個平臺，而更象是一個系統插件，由於它可以和本文中介紹的其餘平臺很好的結合在一塊兒。

URBI
URBI是由Gostai開發的平臺。它沒有提供流行的圖形編程界面，而是獨立提供了一種語言。語言的特色是針對創建平行、分佈式的事件驅動程序進行了優化。

對每一種機器人硬件平臺，Gostai都承諾提供一種單獨的專門的程序語言。目前，Gostai已經爲數個機器人產品提供了服務，包括索尼Aibo, 樂高Mindstorms和 K-Team的Khepera.

URBI是一種分佈式的平臺。利用它用戶能夠組建一個計算機羣來協同運行服務程序。Gostai的合做者負責提供視覺識別和語音識別的組件。

該平臺沒有自帶的仿真平臺，可是近期它宣佈與Webots合做。Webots是一個流行的商用機器人仿真平臺。

Webots
Webots是一個流行的機器人快速建模和仿真商用平臺，由Cyberbotics公司出品。這個系統不算是一個軟件開發平臺，說是一個帶有建模能力的仿真引擎比較貼切。

該系統提供了多種常見的機器人模型好比兩足、輪式和機械手臂。

Webots快速建模和仿真環境

Player, Stage, Gazebo
Player,是一個支持多種機器人硬件平臺、開源的、基於TCP/IP的技術硬件抽象層。Stage和Gazebo提供的是內建的仿真環境。這個系統適合用於機器人集羣衝突/協做的研究。

Player, Stage, Gazebo

Player還能提供一個在機器人上運行的簡易界面用來經過IP網絡讀取傳感器數據、向激勵器發送命令和配置運行中的設備。

其餘平臺
還有其餘的平臺例如iRobot AWARE, OpenJAUS, CLARAty, YARP。做者尚未機會深刻學習。下列是一些相關的信息：

iRobot AWARE是一個由iRobot公司出品的軟件平臺。他們的平臺專用於美國軍方的軍用機器人。根據Rodney Brooks的說法，該公司利用一些開源代碼來改進本身的產品。從現有的資料來看，咱們還不能肯定AWARE是否採用了Rodney Brooks行爲協做和控制包容體系結構（subsumption architecture for behavior coordination and control）
OpenJAUS是一個開源的無人職守系統。Vecna公司彷佛在改進OpenJAUS系統並將之用於他們的BEAR機器人。
CLARAty是一個由美國宇航局開發並開源發佈的項目。不過它不是徹底免費的，這個軟件好象是提供了一些有趣的算法，好比視覺導航、姿態控制和可視化的輪子下陷預測等。
市場展望
對於機器人平臺開發公司來講，最美妙的事情莫過於未來大批量出產的機器人上都預裝本身的系統，正象WINDOWS預裝在PC上面那樣。固然目前爲止，咱們還看不到有這種可能。在這個夢想成爲現實以前，教育和科研機構仍是最主要的客戶。

微軟的介入讓其餘的公司倍感壓力。微軟憑藉自身實力將具備競爭力的產品免費的投放市場，這將有可能使當前的教育科研市場受到衝擊。

目前，教育科研和業餘愛好者的市場看上去已經趨於飽和，並且這個市場自己的容量就不大。各公司必須找到進軍工業機器人和商用機器人領域的切入口。

在工業機器人領域，大部分的機器人器材製造商在產品中附帶本身開發的平臺（例如ABB）。他們也許更願意使用本身的軟件而不是使用第三方的產品。對於這種狀況OMG小組正在發起一場創建一系列標準的活動，以試圖打破這種賣方壟斷的局面。儘管目前收效甚微，可是咱們但願他們能創建行之有效的中長期標準。另外一方面，在歐洲一樣也有志同道合的人在獨立的作這方面的努力（European Robotics Platform）。

在商用機器人領域，咱們可能看到民用機器人軟件平臺標準的出臺，特別是在軍用機器人（對嵌入式系統兼容性要求嚴格）方面。在美國，絕大部分的機器人研究成果受美軍科研機構控制。因此，咱們相信很快會有關於遠程控制、集羣協做和導航組件的標準出現。另外一方面，歐洲的科研力量集中在創建工業機器人和家庭、辦公領域機器人的應用標準上。

最近Skilligent出品了新的機器人平臺，他們的軟件讓機器人能在與人的交流過程當中自主學習技能。從理論上說，這很大程度上將不少傳統的商用機器人開發環境被廢棄，由於機器人能夠直接訓練而不用編寫程序。可是另外一個方面，那些不能由用戶提供的技能仍是須要傳統的編程。因此，咱們可以望這樣的系統能愈來愈聰明——在將不久的未來，可以自主學習的靈活多變的機器人能愈來愈多的出如今咱們身邊。

消費機器人市場價格敏感程度要遠高於其餘領域。當前最受關注的家用真空吸塵機器人，其價格已經遠遠低於大多數機器人軟件開發平臺的價格。因此如今談論消費機器人的軟件開發平臺還爲時尚早。

還有一個方面，那就是操做系統——Linux與Windows的競爭。Linux獲得絕大多數開發平臺的支持。而微軟正致力於將Windows XP/CE推廣成機器人標準平臺。個人猜測是在將來的市場上他們都將各據其地，誰也吃不掉誰。至於市場份額比例，那只有之後才知道了。