美国自动化领袖面临集成挑战：跨工厂系统通信桥接

项目旨在连通机器人与其他工厂组件

如联合国代表靠翻译沟通，不同供应商的机器人、机床、输送机等工业组件说不同计算机语言，需翻译器助通信。

主因经济：机床、机器人、输送机制造商用专有软件运行并与彼此及传感器、驱动器、PLC等组件通信。机床厂欲采购部门锁定其全套方案以增收。

“一度主流思想：投资提供方案，我要保护销售，”西南研究院ROS-Industrial(ROS-I)联盟美洲项目经理Matthew Robinson说，“提供机床，我愿客户用我所有产品……软硬件及关联互联技术。”

厂主决定换品牌时，通信问题阻碍集成、仿真、分析，本可提产增质。

至今，让工厂所有技术互通任务多落于系统集成商，编写计算机代码翻译器/桥接器，如从3D相机到机器人、或两不同厂商机器人间。过程耗时费钱——工程连接成本可能超机床本身。

“工程太久太贵，许多企业不走自动化路，”西门子技术高级制造自动化研究组负责人Juan Aparicio说，“对他们无意义，因无大预算证明自动化合理。”

迈向通用标准

此场景导致大规模问题：集成耗时耗资阻碍许多车间采纳自动化，阻滞美国工业进步。

制造商与Robinson、Aparicio等集成问题解决者的现状，在另一制造领域有先例。

约30年前半导体行业，不同供应商晶圆加工设备（蚀刻光刻机）也互不通信。为对抗萎缩，半导体制造商组建联盟要求供应商建立通用标准。结果真成了。

“问题：客户需求是否足以驱动通用标准诞生？”伦斯勒理工学院电气计算机与系统工程系主任John Wen说，“未定但似有动向。”

Wen也参与当前通用化与桥接机器语言工作，使工厂设备能对话。

工作获Advanced Robotics for Manufacturing (ARM) Institute资助，属Manufacturing USA。ARM资助项目含：将学术界与深口袋企业家Scott Hassan的特定中间件推进至更高技术就绪级，使中间件选项可供通用工业用，助工厂以可执行通信高效运转。

一站式即插即用方案

Wen主导“Robot Raconteur (RR)：机器人可互操作中间件”项目。RR采集数据、调用功能（如操作相机）。

“RR……专为自动化/机器人系统提供真正即插即用互操作能力的先进增强面向对象中间件技术，”Wen研究提案言。

RR兼容性强：Linux、Windows、OSX、iOS、Android、OpenBSD、QNX、Arduino、xPC Target。提供C++、Python、C#、Java、MATLAB、LabView、浏览器JavaScript、xPC Target库。

Raconteur中间件由John Wason在Wen伦斯勒实验室开发。博士毕业后创立Wason Technology专注中间件。Wason与伦斯勒、西南研究院、联合技术公司参与ARM资助研究。

同时，工业机器人用户仍依赖示教重复模式。

摆脱示教重复范式关键：使用传感器——视觉、3D、激光扫描、接近、触觉、力觉，Wen说。

但集成编程传感器增复杂：额外成本，传感器会坏。可损坏物越多，产线停机概率越高，损失金钱。

Wen方案：将RR开发为开源即插即用系统，使多供应商多平台机器人、传感器、外设、仿真软件编程集成简易、快速、安全。也打开使用更广传感器阵列大门，含低成本消费级产品如Azure Kinect、Intel RealSense 3D相机。

“用你偏好的语言编程”

Robinson在西南研究院职责含推广ROS-I，另一开源中间件，类似RR能连接多样设备，且支持可视化仿真。

他知供应商推单一解决方案的孤岛范式导致制造业连接困境。

Robinson权衡利弊，坦陈ROS在物联网特定领域负面：“ROS大量C++，快速演化更新语言，新手望而生畏、问题重重。故有大量实体工具隔离只想系统跑通的业界人士，免深度硬核C++软件编写。”

“RR致力降低入门门槛。”

Aparicio主张计算机语言多样性。“制造业不可能只有一语言，但若多语言各有优劣，需网关”充当解释器软件。

Aparicio任ARM资助项目首席研究员，创建即插即用开源软件实现自动化系统、仿真器、云平台、机器人(受ROS-I控制)互操作通信。

网关兼容制造业三大广用标准协议：OPC-UA、MTConnect、DDS。

西门子、西南研究院、软件商Real Time Innovations、机器人厂商Keba、Yaskawa参与。

“终极秘诀：多容易让这些机器对话……互操作……抽象所有底层通信……让你用偏好语言编程，”Aparicio说。

老旧设备也能对话？

新机床厂设备出厂即具连接互操作能力，主可充分利用Aparicio、Wen、Robinson成果。

但老旧设备呢？

“一般有网卡、支持传统互联网传输信息，我们就能搞定，”Robinson说。

十年左右老旧机器人或能重新利用，免闲置仓库。

“10年机器人本质免费资产，只加传感器、利用软件片段，”Robinson说，“可能需外包合作伙伴，除非有强内部团队，但成本远低于全新系统。ROI极具吸引力。”

程序员工作永无止境

即使ARM资助项目专业硬果成果丰硕，仍有大量工作助美国制造业达全互操作连接潜力。

也有更多参与者空间。

“这项目知晓者越多越好。我们要拉更多公司上车，”Aparicio说，“非完全解决问题，只解决小路障。还需后续项目解决大问题。”

Wen评价项目成果：“人人都要这东西。”

什么是ROS？

ARM资助技术开发项目大量利用ROS-Industrial软件内容推进能力、理想化强化模块供通用工业用。

ROS（ROS-Industrial基础代码）历史源于硅谷。

ROS代码由Willow Garage团队开发，领袖为公司创始人Scott Hassan，据其后续公司Suitable Technologies网站简介，为Google关键软件架构师。ROS及ROS2现由非营利Open Robotics开发维护。

通用名ROS为“robot operating system”缩写，但低估其能力。

“ROS非传统意义上操作系统（进程管理调度）；而提供结构化通信层于宿主操作系统之上……”据Willow Garage网站ROS概述。