机器人大脑里都有什么？是怎么运作的？【AI大咖说】第七期，了解优必选机器人操作系统ROSA！

作为一个硬核科幻迷，你是不是一直在想，在不久的将来，每家每户都拥有智能机器人，具备稳定的操作系统，可以根据喜好自定义设定。

正如Windows于PC时代，Android 和iOS于移动互联网时代，本期介绍的ROSA就是一个适配智能机器人时代的操作系统，能够实现算法和应用的衔接和赋能。一起来看看它是如何共建机器人生态的：

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什么是ROSA

作为优必选科技自研的机器人操作系统，ROSA相当于服务机器人的“大脑”和核心。依靠ROSA，能够创建“以用户为中心，以机器人终端为触点，通过产品和服务，为用户创造价值”的机器人运营生态体系。

在开发之初，ROSA就设定了以下目标：

面向业务软件开发者，提供机器人能力API，帮助迅速开发机器人应用—让天下没有难开发的机器人业务软件；面向机器人硬件厂商，提供标准化的机器人SPI，高效打造产品级机器人—你负责仪表堂堂，我负责灵魂升级；面向内容提供者，提供开放性平台，使用户通过机器人获得便利服务—共建机器人生态系统。

ROSA 具备强大运营竞争力，可以让用户、内容创造者和机器人行业实现共赢

ROSA的功能与价值

优必选机器人操作系统ROSA采用模块化设计、层次性架构，具有系统松耦合、功能全集成、可拓展与可重用、开放性四大特点。

通过下图可以看到ROSA主要面向两类人群：①对于开发者，我们提供机器人本体上的API SDK，便于操控机器人实现业务逻辑，同时开发和机器人联动的终端软件；②对于硬件厂商，我们提供Robot SPI，帮助快速驱动移植硬件，以及适配硬件的服务定制。

ROSA功能概览

SDK层之下就是ROSA的重头戏，涵盖五大模块，使得机器人拥有表现力和生命感

· AI模块

解决机器人看世界、听人话、讲人话的问题，包含由优必选研究院实现的Vision、ASR、NLP、TTS等算法，ROSA提供调用的API，实现容错性限制以及多线程多进程的有效率调用。

AI模块架构及作用

· 运动能力模块

整合运动规划技术、导航技术等，结合软件平台的软件协议以及对ROS的兼容，ROSA提供调用的API，业务软件开发者可快速使用API控制机器人，实现业务驱动的机器人软件开发，达到开箱即用。

运动能力模块架构及作用

· 表现力模块

支持多屏输出机器人表情、灯光、及舞蹈编排服务，并结合音乐、动作、表情为机器人编排舞蹈。

表现力模块架构及作用表现力模块架构及作用

· 云能力模块

云服务包含帐号系统、消息通信、远程诊断、机器人自升级、行为分析等基础云能力组件，让开发者在机器人上实现一站式云开发，无需再集成多个第三方服务，系统内自带云生态。

云能力模块架构及作用

· 任务管理

解决机器人多任务对资源冲突的模块，可以方便地通过规则定义解决各业务冲突时的行为和优先级。

任务管理模块架构及作用

说完ROSA常规的五个模块，我们来看看更具特色的功能：

· 基础服务可简易定制和替换

如何让机器人硬件厂商实现快速移植和定制服务？这就是SPI起的作用。SPI通用接口层可以让服务可定制化和可替换化成为可能，由应用管理来控制启动什么样的基础服务。

· ROSA的多板卡分布式支持

ROSA依靠在板卡上运行子系统，并在各子系统间建立分布式通信，来支持多板卡的ROSA分布式运行；运行于ROSA之上的业务APP就如同运行于一块板卡之上，不必考虑硬件上有多少块板卡的问题。

那么，ROSA和ROS（Robot Operating System，机器人操作系统）之间又有什么区别呢？

ROSA与ROS的比较

ROSA和ROS之间是可调节的关系，在运行层面上，ROSA是可以运行ROS的，也就是说ROSA在ROS的功能之外，又扩展了许多新功能，让机器人更好地服务日常生活。

ROSA对开发者和硬件厂商发挥价值

ROSA主要对两种角色发挥重要作用，通过机器人能力API、多种编程语言、SDK兼顾终端应用，再加上AI服务全集成、基础云API，让开发者更专注纯软件业务开发，不必细致考虑机器人的各种操控实现；通过标准的机器人SPI、系统服务组件松耦合、行为冲突策略，使得机器人厂商快速移植定制底层的软件，无需考虑软件业务层面的问题。

ROSA在机器人上的应用

说了这么多理论化的讲解，接下我们看看ROSA在机器人上是怎么应用的。

目前，ROSA已经在优必选新一代服务机器人的产品中开发使用，包括智能服务机器人Cruzr（克鲁泽）、智能教育机器人悟空、大型仿人服务机器人Walker，广泛应用于商业、教育、娱乐等多个领域。

当Walker使用ROSA上的ASR，可以对人类用户的语音进行识别，随后通过TTS进行发音对话，同时调用动作API和表情API，实现机器人的技能和应用。这个简单的过程，已经动用了传感器接入、表现力、语音操控和任务决策等好几项能力。

ROSA在Walker上实现ASR、TTS、动作、表情的调用

悟空机器人调用表情服务来模拟人类常用表情

结合Rosa云，Walker可以查询天气日程等事项，当人类用户需要提取东西时，Walker可以调用ROSA之上的导航能力，比如走到冰柜旁，再调用动作能力进行运动规划，把饮料开瓶后递给主人。

Walker结合云、导航、运动规划能力，完成人类指令

Walker结合ROSA云对IOT进行控制，实现智能家居应用

ROSA的云是一个重要模块，能够实现多种特色功能，以提供一站式解决方案。

试想一下，假如机器人销售到海外，当运行出问题的话，要让开发人员特地飞到当地调试机器人吗？还是在线手把地指导操作后台系统？基于ROSA云实现的机器人远程诊断功能，就能让开发人员坐在办公室里调试千里之外的机器人来解决问题。

日常如果想做到机器人和机器人通信，并且是跨互联网的通信，而不是局域网下的通信，该怎么办呢？ROSA提供机器人即时通讯的功能，也就是说，只要你用ROSA，就可以不找其他通讯厂商，实现机器人和机器人之间即时通信。

ROSA未来研究方向

在偏向场景的业务应用上，ROSA作为操作系统框架，更好地完成开发工具集，涉及模拟器、编译系统等优化；基于AI大算力和云边端架构，让ROSA更好地运用5G高速通信；研究图形编程，结合不同业务来对机器人任务进行规划或者是编制；在任务调度中心，更好地管控机器人的状态、位置、信息等。

在偏向技术化的应用上，让ROSA打包业界成熟和先进的芯片方案，共同带动机器人生态；遇到困难时，通过音视频传输快速接入机器人排除故障；最后，每个机器人的能力和构造都是不同的，当一个任务需要多种能力解决时，需要达成多机器人协同通信。

任何一个机器人都不是孤立存在的，而是通过“硬件+软件+服务+内容”的智能服务生态圈来为用户创造价值。

正如人类拥有自己的社交网，机器人也需要构建自身的“大脑”内容生态，ROSA机器人操作系统的发布，让未来拥有无限可能。智能时代，优必选科技期待与更多合作伙伴共推机器人系统良性更新迭代，共建机器人生态。