服务型机器人的新时代

上海交通大学 苏剑波

机器人的发展到今天已经有超过40年的历史了，从最早的工业机械臂，到现在遍及各个应用领域的机器人，已经经历了翻天覆地的发展。比尔•盖茨就曾经说过，“机器人即将重复个人电脑崛起的道路，这场革命必将与个人电脑一样，彻底改变这个时代的生活方式。……完全可以想象，机器人将成为我们日常生活的一部分”。

人口老龄化和残疾人服务问题已成为中国面临的前所未有的新挑战。包括数据通信、家庭娱乐和信息家电控制功能的数字化家庭是未来智能小区系统的基本单元。配备多种外部传感器的智能机器人可成为家庭成员，通过它实现对数字化家庭的控制，即智能“管家”。集成多种传感器的智能家庭服务设备已形成一个蓬勃发展的新兴产业，国际及国内许多省市都将智能家电作为产业发展重点之一。

日本1998年就建造了15幢用来演示和研究用的福利技术住宅（Welfare Techno House），这一创新性的演示项目是为了检验和推广面向助老/助残的智能环境技术和辅助技术。这些住宅用来测试和展示新产品和新设计概念。老人和残疾人可以在其中短期试住几天，使用其中的设施，开发人员来检测他们的设计和设备的优缺点。例如，通过在智能住宅中布置传感器来监测用户的健康状况，这些传感器布置在床、浴缸和厕所中，床上传感器可以监测睡眠中人体的运动、浴缸传感器能够检测心电（ECG）和脉搏信号、厕所传感器可以自动测量体重和尿量。一个网络系统将这些信息汇集到计算机，来分析测量结果。

韩国KAIST（韩国科学技术院，Korea Advanced Institute of Science and Technology，简称KAIST)）启动Intelligent Sweet Home计划已近10年，集成了智能床机器人、助行机器人、软遥控系统（soft remote control system）和健康监测系统。配备有一个6DOF机械臂的智能床，可以辅助完成传递物品、掀/盖被等任务，一个运动捕捉器通过识别特殊标记来定位被褥的四角。助行机器人包括一个移动平台和一个行走支持机构，可以通过立体麦克风定位用户，并采用视觉系统跟踪用户脸部。软遥控系统是通过天花板上的3个摄像头来识别用户的手势命令，进而控制各种家电、窗帘和智能床设施。健康监测系统通过实时采集用户的心电信号，并经家庭服务器初步分析，如果有紧急情况将自动通知医护中心。上述各系统均由一台中央服务器进行统一管理。

中国的智能机器人发展一直是与工业机器人、水下机器人的发展并驾齐驱的，在国家自然科学基金委和科技部863项目机器人主题20余年来的战略性导向和资助推动下，中国机器人技术研究在很大程度上已经步入世界先进行列。在此基础上，早在2003年山东省经贸委和信息产业厅已将高智能信息家电作为电子信息产业发展的5个重点之一；浙江省信息产业厅制定的《2004年浙江省信息产业重点投资方向指导意见》中也将智能信息家电作为投资重点之一。上海科委在2007年也已将服务机器人作为重点发展和支持的产业化方向，上海电气集团在2008年加大服务机器人的研发投入。由此看来，服务机器人作为为人类服务的大众性消费产品，以满足新生活方式的需求，其产业的发展有望为国民经济的发展提供新的经济增长点和推动力，已取得了行业及其主管部门的认可，这也是日本、韩国、欧洲等国家大力发展服务机器人的重要原因。

针对智能机器人的应用，机器人在传感器从提供传感信息进化到提供传感智能下的智能行为的生成、多机器人（同构或异构）面向特定任务的系统构建和协调合作、自然人机交互方式的设计与实现、机器人对任务的主动理解和对操作者意图的识别，以及通用的机器人控制技术的研究，就构成了今后10余年机器人学研究的主要内容。在此基础上，机器人与上面罗列的其它11种技术的结合，机器人与互联网、物联网的结合可以使机器人获取海量的信息和知识，基于云计算、智能空间等技术辅助机器人的感知和决策，将极大提升机器人的系统性能，也构成了机器人领域后续10年的理论研究和应用开发的重要工作。

美国NASA智能系统部主任James Albus也说过：“知识如何获取、表达和存储；智能行为如何产生和学习；动机、情感和优先权如何发展和运用……智能机制如何产生幻觉、信念、希望、畏惧、梦幻甚至善良和爱情等现象。我相信，对上述内容有一个根本的理解将会成为与拥有原子物理、相对论和分子遗传学等级相当的科学成就。”