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全球服務(wù)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀及戰(zhàn)略

　　國際上通常從機(jī)器人應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類：工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。服務(wù)機(jī)器人是機(jī)器人家族中的年輕成員，指除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人。

　　作為機(jī)器人家族中的新生代，服務(wù)機(jī)器人備受關(guān)注，但相對(duì)于比較成熟的工業(yè)機(jī)器人而言，尚沒有一個(gè)特別嚴(yán)格的定義，各國科學(xué)家對(duì)它的看法也不盡相同。其中，認(rèn)可度較高的定義來自國際機(jī)器人聯(lián)盟(International Federation of Robotics，IFR)的提法：“服務(wù)機(jī)器人是一種半自主或全自主工作的機(jī)器人，它能完成有益于人類健康的服務(wù)工作，但不包括從事生產(chǎn)的設(shè)備”。德國生產(chǎn)技術(shù)與自動(dòng)化研究所給出的定義是，“服務(wù)機(jī)器人是一種可以全自主或半自主地為人類或設(shè)備提供有用服務(wù)的機(jī)器人”。而我國在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》中對(duì)服務(wù)機(jī)器人的定義為“智能服務(wù)機(jī)器人是在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下為人類提供必要服務(wù)的多種高技術(shù)集成的智能化裝備”。

　　先進(jìn)的服務(wù)型機(jī)器人能夠與人類和環(huán)境互動(dòng)，配備影像、語音、觸覺等各式感測(cè)器，結(jié)合人工智慧能及時(shí)反應(yīng)外在情況且具備學(xué)習(xí)能力，因而又被稱為智能型機(jī)器人。

全球服務(wù)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀及戰(zhàn)略

　　服務(wù)機(jī)器人的出現(xiàn)時(shí)間，稍晚于工業(yè)機(jī)器人，上世紀(jì)90年代才正式登上歷史舞臺(tái)。從目前發(fā)展?fàn)顩r來看，全球服務(wù)機(jī)器人尚處于起步階段，市場(chǎng)化程度不高，但由于受到簡(jiǎn)單勞動(dòng)力不足及人口老齡化等剛性驅(qū)動(dòng)和科技發(fā)展促進(jìn)的影響，服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速，應(yīng)用范圍也在逐步擴(kuò)大。

　　服務(wù)機(jī)器人按照其應(yīng)用領(lǐng)域劃分，主要包括個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人(Personal/Domestic Service Robots)和專業(yè)服務(wù)機(jī)器人(Professional Service Robots)兩大類。其中，個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人主要包括教育機(jī)器人、掃地機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、殘障輔助機(jī)器人等;專業(yè)服務(wù)機(jī)器人主要包括國防機(jī)器人、野外機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、物流機(jī)器人等。

　　目前世界上至少有48個(gè)國家在發(fā)展機(jī)器人，其中25個(gè)國家400多家企業(yè)涉足服務(wù)型機(jī)器人領(lǐng)域，如能力風(fēng)暴專注于教育機(jī)器人、iRobot專注于家庭服務(wù)機(jī)器人、Intuitive Surgical致力于醫(yī)用機(jī)器人、Aldebaran SAS專業(yè)提供個(gè)人機(jī)器人、Boston dynamics則主要開發(fā)軍用機(jī)器人，并誕生了類似iRobot掃地機(jī)器人、達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人等極具革命性的商業(yè)化產(chǎn)品。

　　在北美、歐洲和亞洲，迄今超過7種類型計(jì)40余款服務(wù)型機(jī)器人進(jìn)入實(shí)驗(yàn)和半商業(yè)化應(yīng)用。在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，處于發(fā)展前列的國家中，西方國家以美國、德國和法國為代表，亞洲以日本和韓國為代表。歐盟已啟動(dòng)全球最大民用機(jī)器人研發(fā)項(xiàng)目，到2020年將投入28億歐元研發(fā)用于醫(yī)療、護(hù)理、家務(wù)、農(nóng)業(yè)和運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的機(jī)器人。

　　1、美國

　　美國是機(jī)器人的發(fā)源地，美國的機(jī)器人技術(shù)在國際上仍一直處于領(lǐng)先地位，其技術(shù)全面、先進(jìn)，適應(yīng)性十分強(qiáng)，在軍用、醫(yī)療、家用服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)都占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，占服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)約60%的份額。根據(jù)世界技術(shù)評(píng)估中心(World Technology Evaluation Center，WTEC)的評(píng)估結(jié)果，美國服務(wù)機(jī)器人在如下領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位：機(jī)器人室外導(dǎo)航、機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)(控制、機(jī)構(gòu)和計(jì)算的集成)、以及部分服務(wù)和個(gè)人機(jī)器人領(lǐng)域。

　　美國服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)特征：通過較低端、實(shí)用性高的服務(wù)機(jī)器人先期開拓市場(chǎng)。以吸塵器、草坪修正機(jī)器人為特征。美國無疑是在服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化方面做得最好的國家，iRobot公司的Roomba、ConnectR和PackBot等、Adept公司的Mobilerobots，Boston Dynamics公司的BigDog都是世界知名的家用/特種服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品/品牌。

　　2、歐洲

　　根據(jù)WTEC評(píng)估結(jié)果，歐洲在結(jié)構(gòu)化環(huán)境的移動(dòng)技術(shù)，包括城市交通領(lǐng)域保持領(lǐng)先。歐洲還在助老和家庭服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域資助了重大計(jì)劃，先后推出聯(lián)合空中力量能力中心(JAPCC)的無人機(jī)系統(tǒng)飛行計(jì)劃(Flight Plan for Unmanned Aircraft Systems)、歐盟第七框架計(jì)劃(FP7)、歐洲機(jī)器人研究路線圖等。

　　德國向來以嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真稱世，其服務(wù)機(jī)器人的研究和應(yīng)用方面在世界上處于公認(rèn)的領(lǐng)先地位，其開發(fā)的機(jī)器人保姆Care-O-Bot3遍布全身的傳感器、立體彩色照相機(jī)、激光掃描儀和三維立體攝像頭，讓它既能識(shí)別生活用品，也能避免誤傷主人;它還具有聲控或手勢(shì)控制、有自我學(xué)習(xí)能力，還能聽懂語音命令和看懂手勢(shì)命令。

　　法國不僅在機(jī)器人擁有量上居于世界前列，而且在機(jī)器人應(yīng)用水平和應(yīng)用范圍上處于世界先進(jìn)水平。法國政府一開始就比較重視機(jī)器人技術(shù)，大力支持服務(wù)機(jī)器人研究計(jì)劃，并且建立起一個(gè)完整的科學(xué)技術(shù)體系，特別是把重點(diǎn)放在開展機(jī)器人的應(yīng)用研究上。

　　3、亞洲

　　根據(jù)WTEC評(píng)估結(jié)果，日本和韓國在機(jī)器人移動(dòng)技術(shù)、人形機(jī)器人和部分服務(wù)和個(gè)人機(jī)器人(包括娛樂)領(lǐng)域處于領(lǐng)先位置，中國緊跟其后。

　　日本政府對(duì)機(jī)器人發(fā)展執(zhí)行了持續(xù)支持的戰(zhàn)略，上世紀(jì)80年代后，先后有極限作業(yè)機(jī)器人計(jì)劃(1985-1990年)、微型機(jī)器人計(jì)劃(1991-2000年)、仿人機(jī)器人研究計(jì)劃(2001-2003年)、大大特計(jì)劃(2002年至今)與阿童木計(jì)劃(The Atom Project)等。日本服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)特征：納入國家戰(zhàn)略的服務(wù)機(jī)器人全面發(fā)展規(guī)劃，以仿人機(jī)器人、智能玩具機(jī)器人和專業(yè)救災(zāi)救援機(jī)器人為主要特征。

　　韓國將服務(wù)機(jī)器人技術(shù)列為未來國家發(fā)展的10大“發(fā)動(dòng)機(jī)”產(chǎn)業(yè)，把服務(wù)機(jī)器人作為國家的一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)發(fā)展，對(duì)機(jī)器人技術(shù)給予了重點(diǎn)扶持。韓國服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)特征：以服務(wù)機(jī)器人為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)的政府主導(dǎo)型規(guī)劃，以智能化家政機(jī)器人為主要特征。

　　在國家863計(jì)劃支持下，我國服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究已經(jīng)取得了一定成績(jī)，誕生一些服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品，教育機(jī)器人、迎賓機(jī)器人、清掃機(jī)器人、導(dǎo)游機(jī)器人、智能輪椅等，以及一批服務(wù)機(jī)器人龍頭企業(yè)，如能力風(fēng)暴、哈工大、妙手機(jī)器人、新松機(jī)器人、科沃斯等。目前，國家已明確提出服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)五年的總體發(fā)展目標(biāo)：到2020年，我國服務(wù)機(jī)器人年銷售收入超過300億元。

　　整體而言，國際上服務(wù)機(jī)器人主要由美、日、中、德、韓五國主導(dǎo)著全球技術(shù)的研發(fā)。技術(shù)發(fā)展主要趨勢(shì)為智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化，并呈現(xiàn)三大態(tài)勢(shì)：一是由簡(jiǎn)單機(jī)電一體化裝備，向以機(jī)電一體化和智能化等方面發(fā)展;二是由機(jī)器人單一作業(yè)向群體交流、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等方面發(fā)展;三是由研制單一復(fù)雜系統(tǒng)，向?qū)⑵浜诵募夹g(shù)、核心模塊嵌入于先進(jìn)制造等相關(guān)裝備方面發(fā)展。

　　主要特點(diǎn)

　　在全球范圍內(nèi)，服務(wù)機(jī)器人具有巨大的發(fā)展應(yīng)用潛力，特別是發(fā)達(dá)國家的服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，在剛性需求的驅(qū)動(dòng)下，更是有著廣闊的市場(chǎng)前景。綜合來看，服務(wù)機(jī)器人的快速發(fā)展受到以下因素的驅(qū)動(dòng)：

　　1、簡(jiǎn)單勞動(dòng)力不足。由于發(fā)達(dá)國家的勞動(dòng)力價(jià)格日趨上漲，而且人們?cè)絹碓讲辉敢鈴氖伦约翰幌矚g干的工作，類似于清潔、看護(hù)、保安等簡(jiǎn)單工作在發(fā)達(dá)國家從事的人越來越少。這種簡(jiǎn)單勞動(dòng)力的不足，使得服務(wù)機(jī)器人有著巨大的應(yīng)用市場(chǎng)。

　　2、人口老齡化問題加劇。全球人口的老齡化帶來大量的問題，社會(huì)保障和服務(wù)、看護(hù)的需求更加緊迫，以及醫(yī)療看護(hù)人員不足的沖突激化，服務(wù)機(jī)器人作為良好的解決方案有著巨大的發(fā)展空間。

　　3、科技的快速發(fā)展。進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代后，人類的科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，得益于計(jì)算機(jī)和微芯片的發(fā)展，智能機(jī)器人更新?lián)Q代的速度越來越快，成本下降，能實(shí)現(xiàn)的功能越來越多，如更便捷、更安全、更精確等。

　　4、經(jīng)濟(jì)水平的提高。隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升，人們可支配收入的增加，使得人們能夠購買服務(wù)機(jī)器人來解放簡(jiǎn)單的重復(fù)勞動(dòng)，獲得更多的空閑時(shí)間。

　　服務(wù)機(jī)器人是一系列新型技術(shù)的融合，服務(wù)機(jī)器人實(shí)際上是多種技術(shù)的融合和實(shí)現(xiàn)，包括語音交互、導(dǎo)航定位、運(yùn)動(dòng)控制、后臺(tái)調(diào)度管理、多傳感技術(shù)、通信等多領(lǐng)域技術(shù)。為了使之能夠滿足應(yīng)用功能的需要及保持其智能化的穩(wěn)定性，服務(wù)機(jī)器人的主要關(guān)鍵技術(shù)如下：

　　定位導(dǎo)航技術(shù)：行業(yè)領(lǐng)先的服務(wù)機(jī)器人企業(yè)，八成都采用了SLAM技術(shù)。簡(jiǎn)單來說，SLAM技術(shù)是指機(jī)器人在未知環(huán)境中，完成定位、建圖、路徑規(guī)劃的整套流程。

　　運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)：當(dāng)前，在所有的機(jī)器人種類中，輪式、履帶式的服務(wù)機(jī)器人擁有更好的平衡性，在運(yùn)動(dòng)過程中更穩(wěn)定。從目前的技術(shù)發(fā)展和實(shí)用性來看，輪式、履帶式的機(jī)器人顯然更符合市場(chǎng)需求。

　　多傳感器融合技術(shù)：傳感器如同機(jī)器人的“五官”，目前我國主流服務(wù)機(jī)器人主要配有紅外傳感器、超聲波傳感器等。實(shí)際上，如果服務(wù)機(jī)器人想要完成更多、更復(fù)雜的任務(wù)，還需配備更多的傳感器。

　　深度學(xué)習(xí)算法：傳統(tǒng)機(jī)器人無法理解語意、環(huán)境，而深度學(xué)習(xí)算法的出現(xiàn)則改變了這種現(xiàn)狀。不過，受技術(shù)水平、大數(shù)據(jù)獲取難題以及云運(yùn)算效率等因素限制，目前深度學(xué)習(xí)算法還存在一定的瓶頸，想要廣泛應(yīng)用于服務(wù)機(jī)器人中，恐怕還需要一段時(shí)間。