本文围绕“上位机是否需要网络”进行探讨，分享来自刻行时空与头部商用服务机器人厂商的实践经验。这些厂商有的已实现万台以上规模化出货，具备丰富的研发和运营经验，希望能为初创公司早期的设计和探索过程中提供一些借鉴，拨开迷雾，理清方向。

商用服务机器人：成本构成与运维挑战

商用服务机器人需求旺盛，但供给疲软。供给失衡的背后原因是什么？每个人都有自己的角度，但不可否认的是：商用服务机器人首先需要把账算清楚。

商用机器人的成本主要由三个方面组成：

• 机器人本身的硬件成本

• 机器人本身的算法与软件研发成本

• 机器人交付客户的部署成本，以及售后与运维的成本

商业清洁机器人公司面临的主要挑战是运维成本。尽管硬件和软件研发方案已趋于成熟且成本可控，但运维成本常被忽视，但往往在出货量大的情况下决定企业的成败。运维成本不能和出货量解耦，导致而运维成本往往在设计之初难以体现，但往往会成为企业发展的胜负手。

正如商用服务器市场的发展历史所证明的那样，运维需求是稳定且必要的。数据中心服务器运维的供应链已经非常成熟，催生了许多知名公司，例如 BMC 和 ServiceNow。在中国的二级市场上，也有像博睿数据这样专注于提升应用侧可观测性的上市公司。

以小见大：上位机是否需要通信？

目前常见的商业清洁机器人方案中，上位机都有独立访问服务器和控制中心的能力。之所以不强依赖安卓平板的通信能力，主要有三个考量。

总体可靠性

上位机应该能在不依赖安卓平板模块的情况下，独立完成所有需要的任务，将网络通信能力放在安卓平板上会降低可靠性。在软件架构设计中，有一个重要的原则就是“不把鸡蛋放到一个篮子里”。通信能力强依赖安卓平板容易造成单点故障。此外，控制中心无法直接访问上位机的话，延长了运维的链路，运维与研发人员需要确定链路上每个环节的状态，这样降低了商用清洁机器人在客户现场的可观测性，问题的发现与解决都极其困难，增加了运维成本。

此种方案的优势是上位机能更加细力度的控制网络情况，可根据不同的网络情况（wifi or 4g or 5g）选择不同的数据同步策略，同时还具备了可靠性高、链路短等特点。

当然也有一些缺点，机器人需要开发对应的网络管理模块

性能

上位机需要和平板上的程序来竞争带宽，算力等资源，且平板的硬件能力一般较为受限，容易降低商用清洁机器人的可用性。

此外，资源的竞争还会伤害软件的实时性、造成更大的延迟、伤害机器人的性能和效率。像 Bag 包或者日志等端侧机器人的数据的传输不再依赖于上位机与 Andriod 交互，减少IO，提升效率。

此外，上位机不再需要提供例如“读取数据”等供 Andriod 调用的接口，减少 Andriod 开发量，提升效率与性能

扩展性

上位机无外部通信能力，如再加有网络依赖的模块则较为困难。难以在原有的架构上直接进行软件升级。

刻行时空服务了商用清洁机器人中的头部客户，在实践过程中积累了一些最佳实践。其中关于上位机是否需要通信的问题，结论是肯定的。上位机通信对于系统的总体可靠性、性能与扩展性都有非常的裨益。

那么上位机通信一般有哪些方案呢？

管中窥豹：上位机通信方案初探

在服务客户的过程中，我们与行业共创出了三种方案：

• 基于共享路由器的互联方案

• 基于上网模块的直连方案

• 基于蜂窝模块的直连方案

基于共享路由器的互联方案

安卓平板和上位机的数据传输都通过交换机。安卓平台与上位机共享一个上网模块，对外通信

基于上网模块的直连方案

上位机配备双网卡设计，一张网卡用于内网通信，另一张网卡连接外网。网卡之间的逻辑可以根据需求灵活调整，例如设置为桥接模式，使内网数据无需直接通过外网，而是通过安卓设备的 Wi-Fi 进行通信。

基于蜂窝模块的直连方案

上位机自带 4G/5G 通信模块，可以选择直连或者 Wifi 连接外网

结语

综上，刻行时空结合服务商用服务机器人厂商的实践经验，在此做个简要的分享，希望能为机器人公司在早期的设计和探索过程中提供一些借鉴，降低行业的整体成本，让机器人真的能走进千行百业。