科技创新：机器人技术的革命

Ｚ。…ｈｕ医■目　栏目主持：王伟　

【编者按】本课题组通过研究日本机器人政策研究会相关机器人研究报告撰写此文，　希望藉此能对国内机器人研究者及管理人员有一定的参考借鉴。　

相器人技市革命推动日本得到　跃发展　

口蔡剑青张炜王伟　

机器人正在迎接一个新时代的到来，日本具有　国际上最先进的机器人技术，就全世界范围来看，在　用工业机器人总量约有４成在日本。不论在技术方面，　一个包括有驱动技术、材料技术、通信技术、软件　技术在内的多学科单元技术的综合性技术领域。关于　机器人的定义很多，有的人认为人形机器人才是机器　还是在市场规模方面，日本可以称得上是“机器人大　人，有的人把机器人的概念扩展到像检索机器人这样　国”。在２００４年５月发布的日本“新产业发展战略”中　所指出的７个产业领域，机器人产业也是其中之一，同　时，在进一步实施“新产业发展战略”的“新经济成　长战略”报告中也把机器人放在使日本成为“世界技　术创新中心”的支柱地位上。　在制造业中，更高级更智能化的工业机器人陆续　投入到实际生产中。近年来，视觉传感器和力觉传感器　等传感技术和驱动控制技术以及辅助示教作业的软件等　单元技术正在不断地向前发展。这些技术发展，使工业　用机器人的应用领域，从原来　的搬运、焊接、涂装、电子元　件装配向组装和单元生产更高　级更复杂的作业领域扩大。日　本的机器人产业正在原来的基　础上向着新的台阶“第二个机　器人普及元年”迈进。　…、机器人产业、技　术以及政策的现状　机器人技术（ＲＴ）本身是　７ｏｏＯ　●啪　５∞Ｏ　糊　洲　２∞Ｏ　●嘲　Ｏ　的计算机软件。日本机器人政策研究会认为机器人可　以广义地定义为“具有传感器、智能控制系统和驱动　系统三大要素技术的智能化机械系统”。凡是具有上　述三种要素技术的产品，都可归属在机器人的范畴　内。　据日本机器人工业会的统计，２００４年工业机器人　产值５７６８亿日元（据中国人民银行汇率查询，１００日　元约合６．４８人民币），其中日本国内销售为２７２４亿　日元（占总产值的４７％），国外销售３０４５亿日元（占　

《创新２０５０：科技革命与中国的未来》

中科院为我国先进材料科技发展确立8项突破口 中国科学院2009年6月10日在京发布《创新２０５０：科技革命与中国的未来》系列报告，为我国描绘了面向2050年科技发展路线图。这份300多名专家经过一年多研究形成的路线图认为，当今世界正处在科技创新突破和新科技革命的前夜，在今后的10年至20年，很有可能发生一场以绿色、智能和可持续为特征的新的科技革命和产业革命。面对全面实现小康社会和现代化建设目标的战略任务，面对可能发生的新科技革命，我国必须及早准备。路线图提出，必须构建以科技创新为支撑的我国八大经济社会基础和战略体系，即可持续能源与资源体系、先进材料与智能绿色制造体系、无所不在的信息网络体系、生态高值农业和生物产业体系、普惠健康保障体系、生态与环境保育发展体系、空天海洋能力新拓展体系、国家与公共安全体系。

2009年6月10日中国科学院院长路甬祥（左一）发表讲话。

路线图同时提出必须着力解决影响我国现代化进程的２２个战略性科技问题。包括高品质基础原材料的绿色制备、中国地下４０００米透明计划、新型核能系统、海洋能力拓展计划、暗物质与暗能量的探索、人造生命和合成生物学、纳米科技、空间科学探测及卫星系列等。据了解，中科院面向２０５０年科技发展路线图战略研究形成了战略研究总报告和能源、人口健康、矿产资源、空间与海洋、信息、材料、生态与环境等１７个分领域报告，将以中英文形式陆续出版。中科院还将在此基础上每５年修订一次相关领域路线图，为国家宏观科技决策提供科学建议。

目录[隐藏]

• • 我国空间科技发展三大战略目标

• • 我国农业科技要从五大领域实现创新突破

• • 解析面向2050年科技发展路线图

• • 我国先进材料科技发展确立8项突破口

• • 我国矿产资源科技发展三步走战略

• • 我国能源科技十大技术方向

• • 2050年我国建立普惠健康保障体系

1 机器人技术创新报告

一、机器人的发展

机器人作为20世纪人类最伟大的发明之一，自60年代初问世以来，经历40余年的发展已取得长足的进步.工业机器人在经历了诞生-—成长一一成熟期后，已成为制造业中不可或缺的重要设备，世界上有约75万台工业机器人正战斗在各条战线上.机器人技术虽然以工业机器人起步，但近年来随着社会的进步和科学技术的迅猛发展，特别是在微电子技术、信息技术、计算机技术、材料技术等学科迅速发展的支持下，机器人的种类日益繁多，性能不断地改进，工作领域也在不断地扩大.

智能化可以说是机器人未来的发展方向，智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器，是机构学、自动控制、计算机、人工智能、微电子学、光学、通讯技术、传感技术、仿生学等多种学科和技术的综合成果。智能机器人可获取、处理和识别多种信息，自主地完成较为复杂的操作任务，比一般的工业机器人具有更大的灵活性、机动性和更广泛的应用领域。

对于未来意识化智能机器人很可能的几大发展趋势，在这里概括性地分析如下：

1. 语言交流功能越来越完美

智能机器人，既然已经被赋予“人”的特殊称义，那当然需要有比较完美的语言功能，这样就能与人类进行一定的，甚至完美的语言交流，所以机器人语言功能的完善是一个非常重要的环节。对于未来智能机器人的语言交流功能会越来越完美化，是一个必然性趋势，在人类的完美设计程序下，它们能轻松地掌握多个国家的语言，远高于人类的学习能力.另外，机器人还能进行自我的语言词汇重组能力，就是当人类与之交流时，若遇到语言包程序中没有的语句或词汇时，可以自动地用相关的或相近意思词组，按句子的结构重组成一句新句子来回答,这也相当于类似人类的学习能力和逻辑能力，是一种意识化的表现。

2. 各种动作的完美化

机器人的动作是相对于模仿人类动作来说的,我们知道人类能做的动作是极至多样化的，招手、握手、走、跑、跳、等各种手势，都是人类的惯用动作。不过现代智能机器人虽也能模仿人的部分动作，不过相对是有点僵化的感觉，或者动作是比较缓慢的。未来机器人将以更灵活的类似人类的关节和仿真人造肌肉，使其动作更像人类，模仿人的所有动作，甚至做得更有形将成为可能。还有可能做出一些普通人很难做出的动作，如平地翻跟斗，倒立等。

智能机器人的技术创新

近年来，人工智能领域取得了不少进展，其中智能机器人更是备受瞩目。智能机器人是指能透过对外部环境的自动感知、自主决策及任务执行，成为一种人工智能应用形式的机器人。从单一的执行特定任务的机器人，到协助人类生活的机器人，智能机器人的技术创新正以惊人的速度推动着人工智能和机器人学科的发展。

智能机器人的技术创新主要围绕着三个方面：机器人自身的感知、机器人的认知与决策和机器人的行动控制。

首先，机器人自身的感知能力非常重要。通过各种传感器、摄像头及雷达等设备，智能机器人能够获取周围环境中的各种信息，如温度、湿度、空气质量、声音等等。基于这些信息，机器人可以对环境做出最优决策，以更好地完成任务或协助人类。针对这一点，科学家们正在朝着更先进的传感器和底层硬件技术，如MEMS（微电子机械系统）传感器、自组织网络、多模感知等方向探索，以提高机器人的传感和感知效果。

其次，机器人与人类交互和认知能力变得越来越重要。在扮演越来越多角色的同时，机器人必须具备更复杂的理解和学习能力，以便更好地实现人类的协助。通过图像识别、语音识别、自然语言处理等技术，机器人可以更加准确的理解人类的行为和需求，并根据人类的需求做出相应的反应。同时，通过自主学习、深度神经网络等技术，机器人可以自己学习，自主发掘知识，从而提升其认知和决策能力。这些技术的应用不仅能让机器人更好地认知人类需求，并且还能在执行任务的过程中自动学习，从而保持高效性和鲁棒性。

最后，机器人行动控制技术也是智能机器人的技术创新的重要一环。行动控制技术是使机器人在周围环境中做出一系列协调动作，让机器人执行任务或协助人类的关键。随着技术的发展，越来越多的方法被应用在机器人的行动控制技术上，如增强学习、虚拟仿真、强化学习等等。这些技术的应用不仅能提高机器人的自主性和适应性，并且还能让机器人对错误作出更敏捷和高效的响应。

智能机器人行业是未来的发展方向，技术创新是推动整个行业的重要驱动因素。相信随着技术不断的发展，智能机器人会成为我们生活和工作中必不可少的一部分。