现状与应用场景：服务机器人研究进展

很多科技强国都非常重视服务机器人产业的发展，如在美国、日本、欧洲等发达国家和地区，相关科研人员一直在对服务机器人进行着探索研究，将人工智能、大数据、互联网、虚拟现实、智能技术、传感技术、生物技术等高科技成果应用在服务机器人上，使服务机器人得到了快速发展。

日本一直重视机器人技术的发展，对服务机器人的研究取得了很多显著成果，其技术水平和制造水平在全世界范围内都很有影响力。当然，这与日本政府对服务机器人研究发展的重视程度与日本国内老龄化现象日益严重有着密不可分的关系。近年来日本研制出的GeminoidF机器人是其杰出代表，它是很多高新技术的结晶，可以做出很多类似于人的动作，如眨眼睛、说话聊天、对人微笑等。有关数据显示，2005年，机器人行业在日本国民经济中有高达7 601亿日元的产值，而且在过去的10年中，这一数据一直呈上升趋势，在2015年，其产业用机器人产值总量成功突破了1万亿日元。有关人士预计，到2020年，日本全国以服务型机器人为代表的机器人产业将会达到2.8万亿日元的产值。仅从数据分析可知，服务机器人产业在日本经济体系中扮演着相当重要的角色。

美国是世界上最早进行机器人研究的国家。尽管在早期，美国一直将大量的资金投入其理论研究当中而忽略了实际应用，但在20世纪80年代之后，美国政府开始制定相应的政策，大力发展实用型服务机器人。众多企业结合市场需求，研制出了很多技术先进、用途广泛的服务机器人。2009年5月，美国发布了《机器人技术路线图：从互联网到机器人》，使机器人技术可以应用于更多的领域。一直到现在，美国很多领域的服务机器人都非常出色。作为世界头号军事强国，美国的军用服务机器人的发展研究在全世界有着更大的影响，首次出现在阿富汗战争中、各方面性能表现得都十分杰出的Packbot机器人是其代表。对美国出台的相关政策进行分析可以看出，不管是为了在机器人行业提高美国的影响力，还是为了提高其自身的军事实力，服务机器人产业在美国将会继续得到重视。

欧洲一些主要的发达国家对服务机器人的研究可以追溯到20世纪70年代，如德国的独臂家政服务机器人，它以体型大小适中、动作灵活、智能化程度高且具有一定的学习能力等而成为家庭生活的好助手；法国成功地将Nao机器人系列中一款名为Zora的拟人化机器人在养老院投入使用，小巧灵活的Zora机器人可以很好地服务老年人，这是法国第一次将服务机器人正式投入到实际生活中，实现了零的突破，给老年人甚至整个社会带来了福音。鉴于服务机器人的应用领域越来越广，功能越来越强大，欧洲很多发达国家也将越加重视发展服务机器人产业。

我国服务机器人产品崭露头角。目前已初步形成了水下自主机器人、消防机器人、搜救/排爆机器人、仿人机器人、医疗机器人、机器人护理床和智能轮椅、烹饪机器人等系列产品，展示出一定的市场前景。仿人机器人进入北京与广州科技馆，体现了综合技术世界前列的水平，其中北京理工大学研制的“汇童”BHR及浙江大学研制的Wu& Kong仿人机器人连续对打乒乓球最高可达110回合，机器人与人对打最高可达140回合，其中的相关传感、伺服、驱动控制技术也得到了发展。由中国科学技术大学自主研发的智能服务机器人“可佳”，具有自然语言人机交互、自动推理与知识获取、环境感知与建模、机器人控制等核心技术，于2013—2015连续三年获得国际服务机器人标准测试总分第一。在国际人工智能第一大期刊Artificial Intelligence发表的国际家用服务机器人十年总结文章中，“可佳”被评为目前国际服务机器人两大主流认知智能技术之首。

在水下机器人方面，2011年7月26日，由中国船舶重工集团公司702所、中国科学院沈阳自动化研究所和声学研究所等多家国内科研机构与企业联合攻关，攻克了中国在深海技术领域的近底自动航行和悬停定位、高速水声通信、充油银锌蓄电池容量等一系列技术难关，设计完成的7 000 m级“蛟龙号”顺利完成了5 000 m海试。另外，北京航空航天大学机器人研究所在仿生水下机器鱼方面取得了进展，研制的SPC系列机器鱼在长航时、高机动性等方面获得突破，并应用于水质检测。(www.xing528.com)

国内在工业机器人研究方面，以企业研究成果为主，如沈阳新松机器人自动化股份有限公司在焊接机器人及自动导引车（AGV）等方面取得重要市场突破；哈尔滨博实自动化股份有限公司主要在自动包装与码垛机器人方面进行相关机器人产品开发；广州数控设备有限公司研发了自主知识产权的RB系列工业机器人；昆山华恒焊接股份有限公司侧重于焊接机器人研究；上海沃迪科技联合上海交通大学机器人研究所研制成功了码垛机器人并推向市场。值得一提的是，天津大学在并联机器人上取得了重要进展，相关技术获得美国专利。另外，安徽巨一自动化、海尔哈工大机器人技术有限公司、常州铭赛、苏州博实、南京埃斯顿、安徽埃夫特智能装备、北京博创兴盛、青岛科捷自动化等在工业机器人整体或是核心部件方面也进行了研究和市场化产业推广。

在医疗康复机器人研究方面，北京航空航天大学机器人研究所联合海军总医院，在国内率先进行医疗脑外科机器人研究，突破了机器人机构综合与优化、医学图像处理、导航定位、手术规划等关键技术，于2003年设计出了适合辅助脑外科手术的机器人，截止到2008年年底，已经成功实施5000余例手术。模块化创伤骨科机器人获得了医疗器械许可证，血管介入手术机器人也进行了临床动物实验。重庆金山科技集团于2001年开始在国内最先研发胶囊内镜微机电系统，突破了低功耗图像采集与处理系统设计、近距宽景非球面镜头设计、无线传输设计和封装工艺等关键技术，于2004年初研制成功原理样机并于2005年实现产品定型。此外，哈尔滨工业大学机器人所及天津大学也在微创、腹腔外科手术机器人等领域进行了相关研究工作。华中科技大学的肢体康复机器人、上海交通大学的智能轮椅、山东建筑大学的中医按摩机器人、北京航空航天大学的床椅一体化机器人等在内的康复机器人都得到了深入的研究与发展。

在教育机器人研究推广方面，上海未来伙伴机器人有限公司于1998年推出全球第一台教育机器人产品——AS-MII能力风暴机器人。北京博创兴盛科技有限公司于2007年及2009年分别研制成功了面向高校机器人技术教育的“创意之星”模块化机器人教学套件及“未来之星”移动机器人平台。在反恐排爆危险作业机器人研究应用方面，北京博创兴盛科技有限公司研制成功的反恐排爆机器人及车底检查机器人成功应用于2008奥运会及2010亚运会。沈阳自动化研究所研制成功了可携带侦察机器人、反恐防暴系列机器人、旋翼飞行机器人、超高压输电线路巡检机器人系统等多款特殊环境下的工作机器人。

值得一提的是，我国在极地科考机器人方面也进行了研究，包括冰雪面移动机器人及低空飞行机器人已经在南极科考中得到了应用。而且，国家自然科学基金委员会启动了视听觉信息的“认知计算”重大研究计划，国内多家研究单位进行了智能无人车辆的研究，并举行了中国智能车未来挑战赛，在相关智能感知技术方面获得了突破。另外，深圳市繁兴科技有限公司联合上海交大、扬州大学率先开展中国菜肴烹饪机器人研制，解决了中国烹饪中独有的烹饪技法工艺实现关键技术，目前正在准备装备部队。