我國服務機器人的發展趨勢之探討
文:董鵬2017年第二期
機器人概念的第一次出現是在20世紀60年代。幾十年來,伴隨著科學技術的發展和人們對機器人所賦予期望值的增加,機器人技術得到了迅猛發展。最初,機器人只能完成一些簡單的動作,智能化程度不高,所具有的功能也很少,而現在有關機器人的諸多問題已經得到了解決,很多方面也都變得更加完善,有些機器人甚至可以做一些服務人類的復雜工作。近年來,服務機器人取得了很多突破性的進展,它已經逐步深入到人們的生產生活中,服務領域也越來越廣泛,從某種意義上來說,服務機器人可以讓人們逐漸地從枯燥乏味的、機械單一的工作中解脫出來,它在人類生活中演繹著越來越重要的角色。
1、服務機器人的定義與分類
1.1服務機器人的定義
服務機器人是一種可以為人類進行多種類型工作的機器人,它囊括了機械學、電子學、控制學、仿真學、計算機科學在內的眾多學科知識。世界各國對服務機器人的定義各不相同,國際機器人聯合會(IFR)將替人類完成有益的服務活動,但不從事生產的全自主或半自主機器人定義為服務型機器人;歐美等西方發達國家對服務機器人的定義更為廣泛,他們將從事如維修、保護、清洗、運輸、救援等各種類型工作的機器人都視為服務型機器人,典型的代表有家用機器人、清潔機器人、醫療康復機器人、老年或殘疾人護理機器人等。由于我國對機器人的研究相對于歐美等發達國家來講起步較晚,定義相對狹窄一些,把為人類和設備提供必要服務的全自主或半自主的機器人稱為服務機器人。
1.2服務機器人的分類
服務機器人的分類方式有很多種,按其用途大致可以分為3類:家用型服務機器人、專業型服務機器人和娛樂性服務機器人。家用型服務機器人主要工作是承擔家庭生活中的各類家務勞動,例如打掃衛生、清洗衣物、端茶送水等簡單的家務勞動;更高端的家用服務機器人具備自動提醒以及自動檢測功能,能實時地檢測家庭的用電安全、室內防盜監控等,有異常情況時可以通過遠程設備及時提醒主人,起到很好的保護家庭安全的作用。專業型服務機器人主要作用是代替人類從事某一項或多項特定的工作,比如完成管道搬運工作的管道機器人、專為賣場銷售宣傳的模特機器人、在加油站為來往車輛進行加油并進行收款找零的加油機器人等。這些機器人的功能大多比較單一,代替人們進行枯燥乏味的工作,避免了由于人為因素所帶來的錯誤,并解放了勞動力,降低了勞動成本,為企業和社會帶來了很大的經濟效益。娛樂性服務機器人,顧名思義,即以供人類觀賞和娛樂作為設計理念所加工制造出來的服務機器人。如猴年央視春晚節目中的Alpha1S機器人,540臺Alpha1S進行集體舞蹈表演并有29架無人機協同表演,達到了很好地娛樂觀眾的效果;另外,此類機器人的代表還有在韓國首爾市舉行的圍棋“人機大戰”中的AlphaGo圍棋機器人,其杰出的表現就是現代機器人娛樂化發展的一個重大突破,它在模仿人的基礎之上,又對人的思維方式進行吸收并系統地深化,這種智能化水平的進步為以后娛樂機器人的良好發展奠定了堅實基礎。
2、國內外服務機器人的研究動態分析
2.1國外服務機器人的研究現狀
很多科技強國都非常重視服務機器人產業的發展,如在美國、日本、歐洲等發達國家和地區,相關科研人員一直在對服務機器人進行著探索研究,將智能技術、傳感技術、生物技術等高科技成果應用在服務機器人上,使得服務機器人得到了快速發展。下面對服務機器人在一些國家的發展狀況進行簡要分析。
日本一直重視機器人技術的發展,對服務機器人的研究取得了很多顯著成果,其技術水平和制造水平在全世界范圍內都很有影響力。當然,這與日本政府對服務機器人研究發展的重視程度以及日本國內老齡化現象嚴重有著密不可分的關系。近年來日本研制出的GeminoidF機器人是其杰出代表,它是很多高新技術的結晶,可以做出很多類似于人的動作,如眨眼睛、說話聊天、對人微笑等。有關數據顯示,2005年,機器人行業在日本國民經濟中有高達7601億日元的產值,而且在過去的10年中,這一數據一直呈上升趨勢,在2015年,其產業用機器人產值總量成功突破了1萬億日元。有關人士預計,到2020年日本全國以服務型機器人為代表的機器人產業將會達到2.8萬億日元的產值。僅從數據分析可知,服務機器人產業在日本經濟體系中扮演著相當重要的角色。
美國是世界上最早進行機器人研究的國家。盡管在早期,美國一直將大量的資金投入到其理論研究當中而忽略了實際應用,但在20世紀80年代之后,美國政府開始制訂相應的政策,大力發展實用型服務機器人。眾多企業結合市場需求,研制出了很多技術先進、用途廣泛的服務機器人。2009年5月,美國發布了《機器人技術路線圖:從互聯網到機器人》,使機器人技術可以應用于更多的領域。一直到現在,美國很多領域的服務機器人都非常出色。作為世界頭號軍事強國,美國的軍用服務機器人的發展研究在全世界有著更大的影響,首次出現在阿富汗戰爭中、各方面性能表現得都十分杰出的Packbot機器人是其代表。對美國出臺的相關政策進行分析可以看出,不管是為了在機器人行業提高美國的影響力,還是為了提高其自身的軍事實力,服務機器人產業在美國將會繼續得到重視。
歐洲一些主要的發達國家對服務機器人的研究可以追溯到20世紀70年代,如德國的獨臂家政服務機器人,它以體型大小適中、動作靈活、智能化程度高且具有一定的學習能力等而成為了家庭生活的好助手;法國成功地將Nao機器人系列中一款名為Zora的擬人化機器人在養老院投入使用,小巧靈活的Zora機器人可以很好地服務老年人,這是法國第一次將服務機器人正式投入到實際生活中,實現了零的突破,給老年人甚至整個社會帶來了福音。鑒于服務機器人所能應用的領域越來越廣,功能越來越強大,歐洲很多發達國家也將越加重視發展服務機器人產業。
2.2國內服務機器人的研發動態
我國在服務機器人方面的研究開發比歐美、日本等發達國家晚,很多相關技術都不夠成熟。不過,我國的社會需求量大、相關政策鼓勵等多種有利因素,使我國的服務機器人在10年前就形成了一定的規模。伴隨著國家“863”計劃的實施,我國的一些企業和知名大學在服務機器人的技術上取得了突破性的進展。2005年,哈爾濱工業大學研制出一款家政服務機器人,其智商大約相當于七歲左右的兒童,具有自主看家、清掃垃圾、整理物品等功能;沈陽新松機器人公司研發了一款以監控、檢測為主的第二代智能機器人,其通過傳感器接收漏水、漏氣等信息,出現異常情況時,則以手機短信的形式向主人傳達警報信號。目前我國的服務機器人產業,在研發層面和企業生產方面與發達國家相比都相對落后,究其原因主要是未能很好地實現高校、科研院所與企業之間的技術轉化及相互合作,因此這將是未來我國發展服務機器人所急需解決的問題。
3、若干關于服務機器人發展的制約因素
限制服務機器人快速發展的因素有很多,其中相關高新技術的發展速度跟不上是其主要原因。美國資深教授伍德·約翰指出,生物技術、智能機器人技術、納米技術以及巨型計算機技術對未來服務機器人的發展影響最大,這些技術將決定著服務機器人的更新和發展速度。可以肯定地說,未來的服務機器人若要更智能化地為人類服務,就必須面對這些核心技術層面上的難題。
除相關技術因素影響服務機器人的發展外,還有一些原因間接地影響其發展速度,如消費者的觀念問題和有關服務機器人的倫理研究問題。調查顯示,一部分人對目前服務機器人高昂的價格從心理上不能接受,更多的是對服務機器人持有懷疑態度,認為服務機器人只能做一些簡單的、機械的動作,而不能像人類一樣靈活、高效地處理突發事件。同時智能機器人所具有的權利和它需要承擔的責任等問題一直沒能得到有效的解決,例如發生在日本的機器人殺人事件所引發的爭議,以及那些由軍用服務機器人造成的無辜人員傷亡所引發的責任追究問題。這些非技術層面上的問題若得不到合理的解決,也將會制約著未來服務機器人的快速發展。
4、未來服務機器人的發展態勢
相關人員預測,在未來的2年里,會有1500萬臺服務機器人被制造出來,并將逐步使用于現實生活中。由此可以看出,服務機器人將擁有巨大的市場,將會被應用在很多的領域。下面就幾方面的熱點話題來分析服務機器人的作用所在:
1)目前,很多國家老齡化現象日趨嚴重,在未來會有很多老年人需要照顧,僅以中國為例,2016年超過60歲的老年人口數量將達到2.2億人之多,人口老齡化比例已達到世界人口老齡化紅線,據保守預測的數據顯示,2020年至少需要370萬臺服務機器人來照顧老年人和殘疾人。從市場需求來看,未來的服務機器人將會成為部分領域非常重要的“工作人員”。
2)在復雜及高危環境作業中,未來的服務機器人也將發揮著不可替代的作用。出于安全方面的考慮,人們都不愿意從事危險的工作,而未來的服務機器人可以代替人類完成高風險的任務;還有軍用服務機器人越來越得到各個國家的重視,它可以隨同軍人參加作戰,在其能量充足的情況下,甚至可以比軍人表現得更加出色,可以代替軍人從事高強度、高危險的作業。
3)隨著人們生活節奏的加快,大量的時間和精力被投入到工作當中,而繁雜的家務勞動則可以交給服務機器人來完成。相對意義上來講,服務機器人為人們分擔了繁重的工作。諸多方面表明,未來服務機器人有很大的需求量,將具有很好的發展態勢。ArturoBaroncelli曾在報告中指出,機器人技術在不斷發展的過程中,服務機器人作為主要的發展和研究對象,其市場占有率也會越來越高。伴隨著科技水平的不斷提高,相關的核心技術會逐漸得到解決,并且隨著市場需求量的增加,將使服務機器人逐漸走向產業化,其價格高的問題也會逐步得到解決,能讓更多的人接受。相信未來服務機器人的智能化程度將會更高,普及范圍也更廣,更多關于服務機器人的高新技術將不再只局限于實驗室,會走向企業,走向社會,會更好地服務于人類。
5、結束語
服務機器人產業是一個新興產業,市場的需求決定著它有很好的發展態勢,不過現階段還有一些技術不夠成熟,使服務機器人沒有得到快速發展,不能盡善盡美地滿足人們的需求。人類既要肯定服務機器人的作用與價值,又要綜合考慮其發展過程中所遇到的難題,要在研發階段就將可能出現的倫理等問題納入到考慮范圍,協調好未來服務機器人與人類之間的關系,使未來的機器人得到更多人的認可,更好地服務于人類,從而給人們的生活帶來質的改變。
參考文獻:
[1]蔡鶴皋.機器人將是21世紀技術發展的熱點[J].中國機械工程,2000,11(1/2):58-60.
[2]嵇鵬程,沈惠平.服務機器人的現狀及其發展趨勢[J].常州大學學報(自然科學版),2010,22(2):73-78.
[3]楊娜,李漢舟.服務機器人導航技術研究進展[J].機電工程,2015,32(12):1641-1642.
[4]宋章軍.服務機器人的研究現狀與發展趨勢[J].集成技術,2012(3):8-9.
[5]袁玖林.智能機器人倫理初探[J].牡丹江大學報,2015,24(5):129-131.
[6]桂仲成,吳建東.全球機器人產業現狀趨勢研究及中國機器人產業發展預測[J].東方電氣評論,2014,28(4):4-9.
[7]楊得潤.服務機器人將引領智能社會[J].電氣時代,2015(12):11.
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