近日，美國的150多位學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的專家共同完成了一份《美國機(jī)器人路線圖》報(bào)告，用來幫助國會(huì)搞清楚如何分配基金、鼓勵(lì)創(chuàng)新、保證人類安全，最重要的是如何保證美國的全球領(lǐng)導(dǎo)地位。

美國機(jī)器人路線圖首份報(bào)告發(fā)布于2009年，當(dāng)時(shí)啟發(fā)了奧巴馬政府在2011年啟動(dòng)《國家機(jī)器人計(jì)劃》。今年的版本更為詳盡，包含了更詳細(xì)的技術(shù)建議，全部內(nèi)容大約有100多頁。機(jī)器之心對(duì)此報(bào)告的執(zhí)行摘要進(jìn)行了編譯，對(duì)機(jī)器人發(fā)展感興趣的讀者可點(diǎn)擊閱讀原文下載完整版報(bào)告。

機(jī)器人行業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了50年歷程，我們使用機(jī)器人去完成那些骯臟、無趣或危險(xiǎn)的工作已經(jīng)有半個(gè)世紀(jì)之久。在這段時(shí)間里，工業(yè)形勢獲得了很大改變，機(jī)器人從輔助機(jī)械發(fā)展到自動(dòng)駕駛汽車，環(huán)境監(jiān)測和太空探測器。信息技術(shù)的力量已經(jīng)滲透進(jìn)了所有行業(yè)。機(jī)器人的應(yīng)用是一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)革命，如今我們不僅擁有平板電腦，手機(jī)，計(jì)算機(jī)，而且擁有各種機(jī)器系統(tǒng)，它們可以幫助我們完成家務(wù)，工作，進(jìn)行休閑活動(dòng)。

說到過去的機(jī)器人，我們總會(huì)想到巨大的機(jī)械輔助系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)硬件的不斷發(fā)展，現(xiàn)代的用戶界面和傳感器已經(jīng)允許新的機(jī)器人去做以前無法想象的事了。技術(shù)的融合催生了產(chǎn)業(yè)革命，機(jī)器人技術(shù)開始進(jìn)入人們的日常生活。

九年以前，亞特蘭大的機(jī)器人科學(xué)和系統(tǒng)會(huì)議（RSS）啟動(dòng)了制定綜合路線圖的過程。在計(jì)算社區(qū)聯(lián)盟（CCC）的幫助下，來自工業(yè)界和學(xué)界的120人團(tuán)隊(duì)開始制定路線圖。這份路線圖于2009年5月提交給國會(huì)和政府機(jī)構(gòu)。催生了國家機(jī)器人計(jì)劃（NRI）的創(chuàng)建，它是NSF，NASA，USDA和NIH共同努力的結(jié)果。NRI于2011年啟動(dòng)，最近的剛剛度過成立的第五年。在2013年，NSF和CCC的制定了路線圖的修訂版。

在過去幾年中，我們?cè)谥圃鞓I(yè)，醫(yī)療應(yīng)用、無人駕駛汽車和無人機(jī)上的機(jī)器人技術(shù)，以及監(jiān)視系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，顯示器和基礎(chǔ)計(jì)算等核心技術(shù)方面取得了巨大的進(jìn)步。所有這些促成了本次路線圖的更新。在NSF的支持下，8月22和23日在俄勒岡州波特蘭舉行了兩次研討會(huì)，9月21至22日，另一次研討會(huì)在亞特蘭大舉行。來自學(xué)術(shù)界和研究機(jī)構(gòu)的50位專家們審查了2013年路線圖，并評(píng)估了近期發(fā)展情況，為路線圖的更新進(jìn)行了探討。

本文件概述了目前社會(huì)在發(fā)展中的機(jī)遇，亟待解決的問題，同時(shí)介紹了美國政府為保持機(jī)器人產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先地位所做的努力。美國將繼續(xù)支持創(chuàng)新研究，并會(huì)把最新技術(shù)規(guī)范在法律框架下，以確保這些技術(shù)被合理地應(yīng)用。

主要發(fā)現(xiàn)

在過去五六年中，美國制造業(yè)出現(xiàn)了60萬個(gè)新增崗位。而在同一時(shí)期，我們發(fā)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)中應(yīng)用的比例也有了很大的提高。過去三年中的每個(gè)季度，機(jī)器人的銷售量都在創(chuàng)造新的記錄，美國從未有過如此數(shù)量的機(jī)器人。

最主要的新增長點(diǎn)在于與人協(xié)作的協(xié)作機(jī)器人。協(xié)作系統(tǒng)的新標(biāo)準(zhǔn)（ISO10218andISO/TS15066）提供了一個(gè)框架，為如何設(shè)計(jì)這些用于不同任務(wù)的系統(tǒng)提供了幫助。

隨著技術(shù)的發(fā)展，傳感器和處理器變得更加高效，機(jī)器人工業(yè)出現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)革命，產(chǎn)品變得更加靈活，易于操作。但是，機(jī)器人的設(shè)計(jì)應(yīng)用和部署仍然相對(duì)簡單。目前業(yè)界仍然缺乏使用現(xiàn)代設(shè)計(jì)，部署更多傳感器，更加靈活的機(jī)器人系統(tǒng)，以供未經(jīng)訓(xùn)練的人使用。人機(jī)交互系統(tǒng)仍需要進(jìn)一步發(fā)展。機(jī)器人操作系統(tǒng)中的主要限制在于缺乏靈活的抓握機(jī)構(gòu)，這導(dǎo)致目前的機(jī)器人還不能在日常生活中廣泛應(yīng)用。我們需要對(duì)材料，集成傳感器和計(jì)劃/控制方法進(jìn)行新的研究，以使機(jī)器人能夠達(dá)到接近人類幼兒的靈活性。

機(jī)器人的應(yīng)用并不僅限于制造業(yè)，物流行業(yè)也在新技術(shù)的發(fā)展中受益。電子商務(wù)每年的增長率超過40%，AmazonExpress，UberFood等新服務(wù)層出不窮，這些商務(wù)模式都是新技術(shù)出現(xiàn)的產(chǎn)物。最近我們看到UPS正在試驗(yàn)用無人車輛進(jìn)行最后一英里包裹配送。為了實(shí)現(xiàn)每天上百萬件物品的配送，人們需要穩(wěn)健靈活的機(jī)械臂，同時(shí)也需要自動(dòng)平臺(tái)能夠在倉庫中以每小時(shí)30英里的速度穿行。這些應(yīng)用要求研究者對(duì)多機(jī)器人協(xié)調(diào)系統(tǒng)投入研發(fā)力量，構(gòu)建先進(jìn)的的計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別和建模系統(tǒng)。其他的專業(yè)服務(wù)，如辦公室和商店的清理系統(tǒng)正在緩慢地發(fā)展，商店貨架的擺放對(duì)于機(jī)器人來說是一項(xiàng)十分復(fù)雜的任務(wù)?；A(chǔ)導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)，但這方面的主要挑戰(zhàn)是構(gòu)建長期無需人類監(jiān)視的自動(dòng)系統(tǒng)。大多數(shù)此類專業(yè)系統(tǒng)仍然沒有良好的用戶界面，不能被非專業(yè)人士掌握。

在家用市場中，銷售最多的產(chǎn)品是吸塵和地板清潔機(jī)器人。最近我們看到了家庭伴侶機(jī)器人的出現(xiàn)。這其中包含遞送物品的機(jī)器人，和輔助教育兒童的機(jī)器人。伴侶機(jī)器人的風(fēng)潮即將出現(xiàn)，幾乎所有此類系統(tǒng)都只能完成有限的一些任務(wù)。如果我們想要讓兒童接受真正的教育，讓老人在家中能夠獨(dú)立生活，伴侶機(jī)器人仍需要在情景意識(shí)，穩(wěn)定性和服務(wù)種類方面有更大突破。

新一代的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于汽車，飛機(jī)，水下和空間探測器中。人類駕駛員每1億英里出現(xiàn)一次致命事故，而自動(dòng)駕駛汽車距離這樣的安全記錄還相去甚遠(yuǎn)。對(duì)于航空系統(tǒng)而言，民用空域的重新規(guī)劃是重要問題，但無人機(jī)確實(shí)為運(yùn)輸，環(huán)境監(jiān)測等工作創(chuàng)造了新方式。在太空探索領(lǐng)域，主要的挑戰(zhàn)是從遙遠(yuǎn)的行星上獲取樣品，并把它們帶回地球。這些任務(wù)要求機(jī)器系統(tǒng)能被人類操作者靈活掌控。

工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中出現(xiàn)的新標(biāo)準(zhǔn)將幫助我們獲得便宜普及的通信機(jī)制，應(yīng)用更多分布式計(jì)算和智能系統(tǒng)的新架構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)塑造更加智能化的體驗(yàn)環(huán)境，新的機(jī)器人系統(tǒng)會(huì)在用戶體驗(yàn)方面有很大提高。設(shè)計(jì)這種復(fù)雜的系統(tǒng)，保證它穩(wěn)定，可擴(kuò)展和高交互性非常重要，我們已經(jīng)看到新的方法和系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)入應(yīng)用范圍，機(jī)器人的宏觀概念和基本行為都會(huì)得到改觀。

我們看到了將新系統(tǒng)引入日常生活和工作中的趨勢，與此同時(shí)，員工培訓(xùn)也在變得越來越重要。新的勞動(dòng)力培訓(xùn)需要在所有層面上展開，從初高中教育到技校，最后到各類學(xué)院。這些訓(xùn)練不能僅僅停留在學(xué)校里，也不能僅僅覆蓋年輕人，它需要深入社會(huì)的每一個(gè)角落。它是新技術(shù)造福人類的前提。

最后我們還要考慮將新技術(shù)納入美國現(xiàn)有的法律框架中，以保證這些技術(shù)不會(huì)存在風(fēng)險(xiǎn)，讓機(jī)器人在日常生活中能夠真正成為我們的伙伴。

路線圖文檔

該路線圖包含的章節(jié)針對(duì)機(jī)器人技術(shù)的不同使用案例，包括制造業(yè)轉(zhuǎn)型、下一代消費(fèi)者和專業(yè)服務(wù)、醫(yī)療保健、公共安全、地質(zhì)探索等等。這些領(lǐng)域的每一個(gè)都在獨(dú)立的章節(jié)中進(jìn)行了詳細(xì)的分析。隨后的一章節(jié)對(duì)整個(gè)領(lǐng)域做了一個(gè)整體研究路線圖。有些章節(jié)關(guān)注勞動(dòng)力開發(fā)，法律道德問題的探討，使用這些技術(shù)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境。最后一章節(jié)討論了用主要共享基礎(chǔ)設(shè)施來幫助機(jī)器人研究。