树莓派助力德国工业4.0：从教育目的到工业应用
树莓派（英语：Raspberry Pi）是一款只有信用卡大小的单片机电脑，由英国树莓派基金会开发，是有史以来最受欢迎的单板计算机。作为一款为教育目的而生的产品，过去的几年里在德国工业界中也引起了广泛的讨论。
德国人不仅在很多工程实验和工业4.0演示项目中使用他，随着树莓派和其计算模块的更新迭代，这一计算平台被越来越多地应用到实际工业场景中。
图一图二展示的是一台通过树莓派改造的微型蒸汽机，由德国中小企业4.0能力中心完成改造，旨在通过这样的案例演示更好地指导德国中小企业完成老旧设备的数字化改造。
借助用于监测压力、温度、湿度以及速度的内置传感器，研究人员可以监测到蒸汽机不同的运行状态。树莓派在这里不仅起到传输传感器数据的作用，同时可以控制蒸汽机电加热和电力供应。在平板上运行的MQTT服务器传输控制和图像编程环境Node-RED的状态，以评估设备的具体状态。借助Node-RED可以很直观地在平板上可视化设备状态。
图三和图四中，德国KIN食品研究所的科研人员正在利用树莓派研发食品行业的无线数据采集方案。为了保持独立于制造商同时不破坏设备的完整性，研究人员在设备上开发了独立的信息收集模块。研究人员把树莓配都连接到本地无线局域网，并将其从传感器端获得的数据作为加密数据包发送到服务器。
研究人员称，在系统上进行数据采集只是一个开始。通过不断地收集和分析更多数据可以实现进一步开发，把抓取到的设备数据做数据挖掘，学习区分“正常”和“异常”模式，发现设备运行的各种问题，提升生产降本增效的空间。
图5是一台老旧的焊接设备，在能力中心的帮助下，企业主选择了基于树莓派的控制器对其进行低成本的数字化改造。在项目实施的过程中，树莓派平台的开源性和大量免费提供的软件库、编程语言和手册，为工程师提供了比任何其他系统更强大的灵活性。在这里，树莓派不仅可以进行设备的数据采集，通过进一步开发，还可以把树莓派封装为物联网网关，做边缘预处理。把抓到的设备数据做数据挖掘，发现设备运行的各种问题。
图6为大象机器人最新推出的myCobot-Pi（myCobot树莓派版本）。该机械臂采用树莓派微处理器，是大象机器人面向机器人及人工智能教育生态的核心产品之一。myCobot体积小巧但功能强大，是生产力工具也是想象力边界的拓展工具。
通过树莓派开源计算平台，开发人员可以使用 Python 创建系统的众多应用程序，而机械臂的模块化特性则以及末端带有的乐高科技件接口，适用于各项微型嵌入式设备开发，可以用于任何数量的应用程序，满足科研教育、智能家居、轻工业及商业应用等各种场景需求。
目前在工业上树莓派应用较多的领域有数据采集上传，小型控制，结合软件用作软PLC，工业物联网的网关，亦可做一些边缘计算的应用等。从某种程度上来说，它真的很简单：就是一台信用卡大小的微型电脑。但是，从另一方面来说，树莓派是一个高度灵活的开源平台，让你能够构建任何您想要构建的内容。这就是巨大的潜力所在：我们几乎可以在工业树莓派上运行任何东西。
