智能机器人发展动态报告：学科发展报告智能机器人

智能机器人发展动态报告：学科发展报告智能机器人2. 工业机器人技术面向未来智能机器人技术的发展需求，研究开发伺服电机技术和减速机技术，研究开发新型材料（形状记忆合金、化合物等）技术、视觉和激光等新型感知技术，为智能机器人能力的进一步提升提供原动力。二、研究现状和主要成果（一）智能机器人研究现状1. 机器人本体及关键零部件技术

一、引言

机器人是衡量现代科技和高端制造业水平的重要标志，是制造业皇冠顶端的明珠。作为引领世界未来的颠覆性技术，机器人正在创造新产业新业态，推动生产和消费向智能化转变，进而深刻影响人类生产和生活。世界上很多国家，包括发达国家和一些新兴经济国家，例如，美国、欧盟、日本、韩国等，纷纷将机器人作为国家计划进行重点规划和部署。

机器人系统以功能及系统实现为载体，通过自主或半自主的感知、移动、操作或人机交互，体现类似于人或是生物的智能水平；它能够扩展人在尺度、时间、空间、环境、情感、智能以及精度、速度、动力等方面所受到的约束和限制，并为人服务。

中国作为世界最大的机器人消费国，除了工业机器人连续 5 年成为世界最大的市场外，服务机器人的需求也增长显著。各种各样为了满足不同需求的特种机器人、康复与助老助残机器人、医疗辅助机器人等服务机器人，正在成为推动机器人产业发展的新动力。

二、研究现状和主要成果

（一）智能机器人研究现状

1. 机器人本体及关键零部件技术

面向未来智能机器人技术的发展需求，研究开发伺服电机技术和减速机技术，研究开发新型材料（形状记忆合金、化合物等）技术、视觉和激光等新型感知技术，为智能机器人能力的进一步提升提供原动力。

2. 工业机器人技术

面向新工业革命的需求，研发下一代工业机器人及机器人操作系统，在柔顺机电设计技术、非结构环境理解、实时认知技术、人机协同任务规划技术、自适应与可重构装配技术、安全性技术等方面进行技术变革，通过大数据、云计算为代表的信息技术与机器人技术的融合，促进机器人综合能力的提升，实现与人的紧密协作，提升制造系统的智能化， 满足新工业革命对个性化制造模式的要求，其核心技术路线图如表 1 所示。

3. 特种机器人技术

发展具有自主知识产权的海洋探测技术，研发面向资源勘探、捕捞救援、环境监测等需求的系列化海洋装备，推动产业化进程，提供我国在深远海国际竞争中的技术支撑与能力保障；研发国防建设急需的无人化机器人装备，包括面向海陆空单一环境和多栖环境的无人侦查及作战机器人系统、增强单兵能力的助力机器人、智能光电系统等；研发面向极地科考、核电站巡检、空间科学实验等需求的特种机器人系统，其核心技术路线图如表 2 所示。

4. 服务机器人技术

研究开发可在特定环境下（如家庭、医院、宾馆等）为非专业人员提供服务的智能机器人技术。针对医疗服务机器人，为了丰富传统医疗康复手段、提升医疗康复水平，研究高灵巧度的操作手臂、基于医学影像引导的手术操作系统、基于传感器的健康数据自动采集系统、定量诊断和评估系统、机器人行为的安全保障系统，研制专科型手术机器人、康复机器人、穿戴式智能假肢机器人系统、特殊需求人群的个性化护理机器人、人体腔道介入机器人等，其核心技术路线图如图 4 所示。

此外，与机器人相关的技术培训、基础教育等相关内容也是未来机器人技术发展的重要内容。

1. 共融机器人技术

近几年来，随着世界发达国家纷纷将机器人作为国家计划进行了细致的梳理和规划， 对于智能机器人技术发展趋势的分析与预测在全世界得到了热烈讨论。美国于 2011年启动的先进制造伙伴计划（the Advanced Manufacturing Partnership，AMP）中明确指出：“下一代机器人将与人类操作者紧密合作，为产业工人、健康服务者、士兵、手术医生以及宇航员等完成复杂任务提供新的能力”，这是迄今为止国家级计划中对下一代机器人功能内涵的最清晰描述。欧盟在第七框架计划（2007 — 2013）中归纳出下一代机器人的核心特征：安全、自主的“人—机器人—物理世界”的交互，并给出了其所包含的 7 方面共性关键技术。在 2013 年 4 月德国推出的工业 4.0 计划中也明确指出，智能工厂、智能生产是第四次工业革命的主题；而这种“智能”的物理实体就是机器人，通过智能机器人、机器设备以及人之间的相互合作，提高生产过程的智能性。

除了上述国家级的规划，作为传统工业机器人的使用大户、也是使用期最长的用户， 美国通用汽车公司（GM）给出了下一代机器人的发展期望。GM 明确指出，下一代制造业的使能技术是具有人的能力的机器人。

2008 年起，中国科学院开始组织全院力量论证新一代机器人技术的发展方向，经过五年的调研、讨论与总结，提出未来的新一代智能机器人系统应该从更多方面模仿人，尤其是，机器人与人之间应该更多地表现出一种和谐共存、优势互补的合作伙伴关系，即与人共融是新一代机器人系统的最本质特征。2016 年，国家自然科学基金委发布了“共融机器人基础理论与关键技术研究”重大研究计划，旨在推动相关领域的基础研究和应用研究。

五、结束语

信息技术的快速发展，促使工业机器人必须提高运动能力和快速编程能力，实现快速高精度的三点定位；人工智能和互联网技术的发展，为机器人提供强大的“后脑”，促进其智能水平的提高；材料科学的发展，使机器人使用人造肌肉成为可能，制成所谓“软件机器人”，带来机器人领域的革命；与脑科学的结合，可以使机器人的一些行为直接受控于人；与生命科学的结合，将产生类生命机器人。随着人工智能、大数据和机器学习等技术的涌现，能够与作业环境、人和其他机器人自然交互、自主适应复杂动态环境并协同作业的机器人，即共融机器人的概念被提出。未来，智能机器人必将朝着共融机器人的方向发展，能与人合作的机器人将是理想的作业装备，而与人共融的程度，将是机器人发展的一个重要坐标。

在智能机器人蓬勃发展的同时，我们应针对当前智能机器人发展现状与趋势，分析机器人技术与应用前景，明确机器人基础领域未来发展需求与面临的关键技术挑战，寻求解决这些技术挑战所需要的技术路径与手段；横向对比国外的相关发展战略，结合我国社会发展现状，制定符合我国国情的智能机器人发展路线图，为后续智能机器人研究提供系统、明确的发展目标，为相关科技政策的制定提供政策建议，为相关项目的布局和规划提供依据。