“穷国电脑”树莓派，成机器人产业核心 [科技谈]

by Lim Juhyeong

Published 15 Oct.2023 08:00(KST)

Raspberry Pi 基金会开发的小型电脑
最初用于支持发展中国家儿童教育
如今已成为“协作机器人”控制装置

对信息技术领域感兴趣的人，大概都听说过“树莓派”这个名字。它是由英国非营利机构“树莓派基金会”开发的一款超小型电脑，仅售40美元，一度作为发展中国家青少年的编程教育工具而广受欢迎。

不过，树莓派已不再只是“贫困国家的电脑”。如今，它被视为当前机器人产业最大热点“协作机器人”的核心部件之一。

由慈善机构开发的兴趣·教育用迷你电脑

树莓派超小型电脑。树莓派官网供图

像树莓派这样的超小型电脑通常被称为“单板计算机”（Single Board Computer，SBC）。意思是把计算机的所有组成部件都集成在一块电路板上。实际上，树莓派本体小到可以放在手掌上，但内部集成了中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）、电源、内存（RAM）、USB接口等计算机所需的全部部件。

树莓派刚问世时，只被用作发展中国家儿童的信息技术教育工具。但其低廉的价格和出色的便携性吸引了众多业余开发者的关注，像树莓派这样的单板计算机很快就作为一种新兴的兴趣玩具站稳了脚跟。

如今，单板计算机已经应用在更加严肃的领域。树莓派被用于机器人、无人机、企业研发（Research and Development）用原型机等。不过其中最受瞩目的领域，当属协作机器人。

树莓派如何成为协作机器人的“大脑”

使用树莓派作为协作机器人控制器的示例。图片由YouTube提供

最近上市的“斗山机器人”等协作机器人，被视为机器人产业的下一代增长动力。这类机器人与一般工厂中常见的传统“工业机器人”有所区别。

工业机器人是反复高速执行简单作业的巨大机械臂。它们动作迅速、结构坚固，但也因此存在危险。即使周围有人，它们也无法自动停止动作，因此安装工业机器人设备的空间必须设置围栏等安全防护措施。

而协作机器人则是在人类所在空间中运行的机器人。它比工业机器人小得多，却更加智能、灵活。赋予人工智能（Artificial Intelligence，AI）的协作机器人可以感知周围物体，并能自主校正机械臂的位置，实现更加柔性的动作。

普通工业用机器人通过使用专用编程语言运行的“可编程逻辑控制器”（PLC）进行控制。照片为LS Electric开发的PLC设备。图片由LS Electric提供

因此，协作机器人必须搭载与工业机器人完全不同的“大脑”。工业机器人通常由“可编程逻辑控制器”（Programmable Logic Controller，PLC）驱动。这是一种用于控制机械臂的大型计算装置，使用只在机器人领域内通行的专用编程语言编写指令。虽然难以操作且不易修改，但其可靠性极高，非常适合任何微小误差都可能导致重大事故的工厂环境。

对协作机器人而言，用普通计算机作为控制装置要比PLC合适得多。因为它要与人类一起工作，指令需要频繁修改，而且还必须能够实现比工业机器人复杂得多的行为。

树莓派之所以备受关注，是因为它在体积、功耗和成本方面都非常适合作为协作机器人的“大脑”。目前仍有许多业余开发者将树莓派与协作机器人连接，实现对机器人的控制。

此外，树莓派通过自有操作系统（Operating System，OS）支持使用通用编程语言（如Python、C++等），也可以接入互联网。这意味着，将当今广泛使用的人工智能模型移植到机器人上变得非常容易。

因此，其可应用的变体层出不穷。有人开发出将树莓派与英伟达（NVIDIA）图形处理器连接的智能农场机器人，还有人将树莓派与图像传感器连接，发明出能在垃圾堆中识别并分拣特定物品的自动化机器人。