服务机器人的发展现状及趋势

服务机器人的发展现状及趋势【摘要】服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员，是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人类健康的服务工作。进入二十一世纪，人们已经愈来愈亲身地感受到机器人深入生产、生活和社会的坚实步伐。一方面随着各个国家老龄化越来越严重，更多的老人需要照顾，社会保障和服务的需求也更加紧迫，老龄化的家庭结构必然使更多的年青家庭压力增大，而且生活节奏的加快和工作的压力，也使得年轻人没有更多时间陪伴自己的孩子，随之酝酿而生的将是广大的家庭服务机器人市场。另一方面服务机器人将更加广泛地代替人从事各种生产作业,使人类从繁重的、重复单调的、有害健康和危险的生产作业中解放出来。【关键词】服务机器人发展现状发展趋势引言截至2014年底，我国60岁以上的老龄人口已达2.97亿，占人口总数的6.07%，劳动力人口比重正在逐年下滑，迫切需要大力发展机器人自动化产业。服务机器人是机器人发展的主攻方向，受到国内外学术界和产业界的高度重视。近年来，原中型组和人形组中的国际一流研究型大学纷纷加入服务机器人研发制造，使得行业技术得到快速的发展，服务机器服务机器人是集机械、电子、控制、材料、生物医学等多学科交叉的战略性高技术，不仅能应对劳动力成本上升、人口老龄化等问题，而且对于相关技术与产业的发展起着重要的支撑和引领作用。目前，主导全球研发机器人技术的国家主要有美国、日本、德国、韩国、中国，我国目前已经跻身了全世界五大强国之列，但是与美国、日本差距非常大，我国服务机器人研究与市场化生产运作仍处于初级阶段，国内专门研发生产服务机器人的企业少且多半集中于低端市场[1]。1服务机器人的市场现状和前景中国产业调研网发布的2015-2020年中国服务机器人市场现状研究分析与发展趋势预测报告认为：根据国际机器人联盟的数据（表1），2014年，全球专业服务机器人销量22163台，比2013年增加1163台，与2010年相比翻了一番，销售额达到45.48亿美元，同比增长8.3%;全球个人/家用服务机器人440台，比2013年增加40台，销售额达到12.05亿美元，同比增长27.2%;2013年，全球国防应用机器人销量8013台，比2012年增加759台；全球医用服务机器人销量1106台，比2012年增加33台。全球家用服务机器人销量224万台，比2012年增加29万台。2014年，我国服务机器人销售额45.56亿元，同比增长34%;2014年中国服务机器人投入使用仅仅少部分是国产的，大部是国外进口机器人。我国服务机器人的主要分布地区主要集中在经济较为发达的环渤海及长三角、珠三角地区，西部地区的应用较少，其分布情况为珠三角地区32.7%，长三角地区29.6%，环渤海地区27.3%，中部地区8.9%，西部地区1.5%.随着中国老龄化社会的到来，在未来的十年之内，服务机器人在中国的需求会有明显的增长，家庭护理机器人、玩具机器人、安控机器人、清洁机器人将是最为需要的[1]。表12014年全球服务机器人效率同比增长率随着开发研究的进一步开展和价格的大幅度下降，服务机器人将广泛进入医院、家庭、工地、办公室和体育娱乐场馆，直接与人类共处，为人类排忧解难[2]。2国内外的研究现状中国中国对服务机器人的研究起步很晚，但国家对此非常重视，1986年3月才开始把研究、开发智能机器人的内容已列入国家863高科技发展规划中，从1986年至2009年的20多年中，智能机器人主题在863的旗帜下，团结了近几千人的研究开发队伍，圆满完成各项任务，建成了一批高水平的研究开发基地，造就了一支跨世纪的研究开发队伍，为我国21世纪机器人技术的持续创新发展奠定了基础[3]。我国首台具有国际一流语音交互水平和复杂动作及智能运动控制水平的“美女机器人”,具有仿真的美女外形，服装和发型可以根据应用场合更换。她能够根据工作人员说出的指令，马上完成相应的动作,她能够讲英语、四川方言和唱歌、讲笑话，可以与游客进行语音聊天和知识问答,在移动行走时，她能自动识别途中碰到的障碍物，并做语音提示。目前，我国服务机器人研究技术已跨入世界先进行列，但与日本、美国等国家的技术相比还是有差距的，我国科技工作者正在努力向前，热切地期盼着我们自己水平更高的、功能更强的服务型机器人与大家见面。日本日本将机器人作为一个战略产业，给予了大力支持，而且日本根据目前机器人产业面临的问题，提出了加强机器人研究和推动机器人产业化的具体措施，日本机器人工业之所以领先世界，一方面和他们的机器人文化也有关，在日本，有一种“让机器人成为人”的氛围，在日本，由于人口不多，而且老龄化趋势严重，他们需要机器人来承担劳力的工作，因此培养起浓厚的机器人文化;另一方面，日本政府也希望机器人研发成为本国的支柱产业，所以投入大量资金，为了攻克更关键的服务机器人技术，日本在2006年至2010年间，每年投入1000万美元用于研发服务机器人[4]。韩国韩国将服务机器人技术列为未来国家发展的10大“发动机”产业，他们已经把服务型机器人作为国家的一个新的经济增长点进行着重发展，对机器人技术给予了重点扶持，通过不断地努力，韩国近几年来也逐渐跻身研究机器人的世界潮流。韩国信息通信部官员表示，虽然韩国的机器人技术起步比美国、日本和欧洲的竞争者要晚，但是有望在未来5～10年内迎头赶上，韩国科学家成功研制出世界上最聪明的类人机器人“Android”，它集众多前沿科技在一身，包括实时数据传输、音像和力觉感应器、高速处理器等，通过它身上装备的音像及力觉感应器可以探测前方物体的运动，能够识别说话声，然后向服务器发送数据，服务器将数据处理后会下达指令给机器人，帮助它与人类以及周围环境进行互动。欧美美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位，其技术全面、先进，适应性也很强。专治中风的机器人医生将在密歇根州圣约瑟夫默西奥克兰医院率先上岗，有了这种机器人，医生在任何地方只要利用一台笔记本电脑和互联网，就可以远程遥控机器人为病人提供治疗服务[5]。德国服务机器人的研究和应用方面在世界上处于公认的领先地位：新一代机器人保姆Care-O-Bot3，它既能识别生活用品也能避免误伤主人;它还具有声控或手势控制有自我学习能力，还能听懂语音命令和看懂手势命令。法国不仅在机器人拥有量上居于世界前列，而且在机器人应用水平和应用范围上处于世界先进水平，这主要归功于法国政府一开始就比较重视机器人技术，大力支持服务机器人研究计划，并且建立起一个完整的科学技术体系，特别是把重点放在开展机器人的应用研究上。俄罗斯军方前不久公布的一款战争服务机器人“骡子”，该机器人战斗系统被当作侦察装置使用，负责武器和弹药的运输，并且承担侦察雷区或敌方武器部署的作用，帮助伤员撤离战斗区域和搬运战士遗体[6]。3服务机器人的技术发展趋势服务机器人的开发研究取得了举世瞩目的成果，可以预见，未来10年内，服务机器人将在医疗、教育、娱乐等领域率先开拓扎根，其发展会逐渐呈现智能化、网络化、人性化、多元化等特点。3.1服务机器人的更高智能化尽管人们对于人工智能的定义和发展方向仍然没有统一的观点，然而一些已经得到的成果和重点的发展方向大家仍然达到了共识。应用于智能机器人的人工智能技术有着许多诱人的研究课题，新型智能技术的概念和应用研究正酝酿着新的突破[7]。多种方法混合技术、多专家系统技术、机器学习、硬软件一体化和并行分布处理技术都是快速发展的领域。而模仿人脑机理和分布式人工智能可能是最有发展的方向。3.2服务机器人的网络化人工智能深入发展，云计算应用深化。在技术层面，智能服务机器人将在人工智能和云计算方面实现进一步突破。人工智能是服务型机器人的“大脑”，实现机器人在非结构化环境下的识别、思考和决策，直接决定了机器人的智慧化程度。目前，全球各大科技巨头在人工智能研究方面持续投入，成为智能服务机器人实现良好人机互动的突破口。云计算是服务型机器人的“平台”，实现与移动互联网海量数据连接的纽带，能够完成实时信息搜索和信息提取，直接决定了机器人的应用延伸拓展水平。当前，采用云技术的智能服务机器人日益增多，未来可能成为服务机器人技术的“标准配置”[8]。3.3服务机器人的人性化智能家居融合创新，生态体系构建完善。智能家居以智能终端和家庭网络为基础，以数字娱乐、智能安防、健康服务等典型应用服务为方式，实现舒适、安全、便捷、个性化家庭生活的综合服务平台。智能家居与智能服务机器人对家庭服务具有天然的融合应用基础，未来将实现深度融合创新。在此基础上，手机、可穿戴设备等移动智能终端，机器人等服务主体终端，智能家居等家电智慧化系统，将共同构成家庭服务生态体系，各终端间实现互联互通和协同应用，应用程序将打破单个终端边界，适应整体生态系统，共同服务人们家庭生活的各个方面[8]。日本专家预测，在2013年到2027年之间，智能机器人系统的发展将允许机器人会保留和重复使用以前已获得的技能和技术，人和机器人的交流将变得更加的简单化了。3.4人工智能技术的全面应用各种机器学习算法的出现推动了人工智能的发展，强化学习、蚁群算法、免疫算法等可以用到服务机器人系统中，使其具有类似人的学习能力，以适应日益复杂的、不确定和非结构化的环境。英国科学家研发出首名“机器人科学家”的机器人，这款机器人能独立推理、把理论公式化乃至探索科学知识，堪称人工智能领域一大突破[9]。“机器人科学家”将来可以投身于解开生物学谜题、研发新药、了解宇宙等研究领域。英国的一种具有语言学习能力的类人型机器人即将问世，研究者的目标是：机器人将来能够对语言进行自我学习，以及在社会化环境中向他人学习，并且把这种语言能力转化为自主化学习和处理问题的能力，并且与周围环境互动，将来有可能使机器人掌握更多的自主性能力[10]。4结论随着机器人关键技术的不断更新，服务机器人正处于蓬勃的发展状态，相关新产品层出不穷。有机构预测未来服务机器人将像家用电器一样普及，它将大量进入人们的生活，走进千家万户。当然，除了国家政策导向、技术研发，未来服务机器人的成功还将取决于社会对它的承认。服务机器人作为一个具有巨大社会关注度、特色鲜明的高新技术，解决社会劳动问题是其主要实际功能，它是现代制造业与服务业的不可分割的重要组成部分。研究发展服务机器人不仅是未来社会发展的重大机遇，也对提升国家核心竞争力具有重要意义。参考文献[1]智研咨询集团.2015-2025年中国服务机器人市场现状研究分析与发展趋势预测报告[N]，2015.[2]王俊卿.服务机器人竞争格局及未来发展趋势[J].上海科技馆,2016.[3]国家863计划智能机器人专家组[M].北京：中国科学技术出版社，2001.[4]张毅，罗元，郑太雄等.移动机器人技术及其应用[M].北京：电子工业出版社，2007.[5]赵蕊，贺建军.多传感器信息融合技术[J].计算机测量与控制，2007.[6]东方军事网.俄军“机器骡子”战斗机器人照片首次曝光[N],2016-04-26.[7]宋章军.服务机器人的研究现状与发展趋势[J].中国科学院深圳先进技术研究院,2012.[8]中商情报网.2016年中国服务机器人发展趋势分析[N],2016-07-11.[9]孟庆春，齐勇，张淑军等.智能机器人及其发展[J].中国海洋大学学报，2004.[10]庄晓东，孟庆春，高云等.复杂环境中基于人工势场优化算法的最优路径规划[J].机器人，2003.