未来机器人值得关注的八项共性技术及其路线图

《2016年美国机器人路线图》根据机器人的应用领域不同，主要介绍了工业机器人、服务机器人、医疗机器人、国防公共安全机器人以及空间机器人，在此过程中，还穿插了战略意义、应用案例、主要能力、功能路线图等。

针对机器人不同应用领域的共性技术，《路线图》指出了8项值得关注的共性技术，并提出了未来5、10、15年的阶段目标。

（一）机构与执行器（Mechanisms and Actuators）: 机器人机构从简单刚体向多自由度复杂结构发展，特别是MEMS技术和新型软体聚合物材料的发展，使机器人设计更加高效、优化，打破传统软硬件的界限。

（二）移动和操作（Mobility and Manipulation）: 仿生学研究非常关键，有助于重新理解、发现新的运动方法和工具。机器人操作领域的研究，将主要面向开放、动态、非结构环境，这些需要新的机构、感知技术和高精度控制模型。

（三）感知（Perception）：对机器人的感知能力的要求越来越高，包括几何形状、声音、视觉、扭矩、触觉、环境物理等多维信息;为了应对复杂、高噪声的动态环境，需要研究实时、可靠的多传感器融合的感知算法。

（四）形式化方法（Formal Methods）: 机器人系统中主要用来推理和验证机器人的安全性，主要包括：不确定的非结构环境、安全行为退化（故障）、机器学习安全性、人机交互等领域。

（五）学习和适应性（Learning and Adaptation）: 随着机器人更多地进入非结构环境，机器学习可以提高机器人的适应性，并快速执行任务。

（六）控制和规划（Control and Planning）: 未来机器人控制和规划算法需要处理更多不确定性、环境误差和多自由度的控制问题，包括不确定环境下的任务与运动规划、从理论模型到实际应用、约束优化、复杂操作、多维动态环境、多机器人协作等。

（七）人机交互（Human Robot Interaction）: 机器人说到底是要与人打交道的，因此，人机交互技术显得非常重要。包括：人机交互界面、适应人类的感知和建模、社交能力、协作系统、以机器人为媒介的通讯、共享控制、长期交互、安全性等。

（八）多智能体机器人（Multi-Agent Robotics）: 要让分布在不同平台的机器人更加高效、灵活、可靠和安全地完成任务，在实际中还需要克服分布式控制和决策、混合信息交互机制、人与集群机器人协作、异构网络、多机器人通信与感知等难题。

作者简介

张锋，上海科学院科技发展处，主要负责智能制造领域项目管理及产业化。

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