2019年服务机器人的技术研发分析

2019年服务机器人的技术研发分析

国外服务机器人研发成果及重点厂商

家务服务机器人研发状况

在专业服务机器人方面，作为单位价值最高的专业服务机器人，医疗机器人的市场表现十分引人注目。当前，个人与家用服务机器人市场正在持续而强劲地增长。国际机器人联合会IFR发布的2014服务机器人研究报告显示，个人和家用服务机器人在2013年的销量大约为400万台，比2012年增长28%，市场规模为17亿美元。

2014-2016年个人服务机器人销售数量分别为600万台、1000万台、和1500万台，增长速度均在50%以上。

服务机器人强调智能，要有感知能力、交互能力、理解能力和任务规划能力。与在特定环境进行重复工作的工业机器人相比，服务机器人更接近于人。它是相对较新的领域，需要研究的内容很多。

材料、软件、机械、控制、电子、传感、大数据、人工智能……更聪明更灵活的服务机器人，需要很多学科的技术突破和技术集成。据不完全统计，目前世界上至少有48个国家在发展机器人，其中25个已涉足服务型机器人开发。在日本、北美和欧洲，已有7种类型计40余款服务型机器人进入实验和半商业化应用。

在服务机器人的技术研发投入方面，各技术强国正争先恐后，不遗余力。美国正在致力于将为军队伤病员开发的机器人假肢和小型无人侦察直升机等技术转为民用。欧盟已启动全球最大民用机器人研发项目，到2020年将投入28亿欧元研发用于医疗、护理、家务、农业和运输等领域的机器人。日本计划至2020年，实现产业机器人市场规模翻番，扩大至1.2万亿日元，主要增量将集中在服务机器人。韩国将服务机器人技术列为未来国家发展的10大“发动机”产业，把服务机器人作为国家的一个新的经济增长点进行重点发展，对机器人技术给予重点扶持。

娱乐机器人研发状况

娱乐休闲机器人主要用于家庭教育及娱乐，国外的主要商家有日本软银、丹麦乐高、美国GeneralRobotics等。

2014年，日本软银集团和法国AldebaranRobotics联合推出了Pepper人形情感机器人。该机器人号称最智能的服务机器人，它具备人类能理解的最直观的声觉、触觉及情感系统，根据普遍的情感认知（开心、惊讶、生气、疑惑和悲伤）及其对人类面部表情、肢体语言及人类措辞的分析能力，Pepper能知晓人的情感状态，能猜测人的心情并符合人的感受。例如，它会播放人喜欢的乐曲让人重新振作精神。Pepper同样能传递情绪，它有自己真正的个性并能通过肢体语言、有趣的举止或语音进行表达。目前它已经在日本第一大移动电话企业SoftbankMobile的销售点使用。2015年2月在日本公开销售，首发1000台在1分钟内售完，售价19.8万日元（约合人民币1万元）。

乐高集团是世界著名的玩具制造商，至今已有80年历史，产品销售到全球140个国家和地区，销量始终处于同类产品的世界前十。1998年，乐高在和麻省理工学院合作研发的“智慧型可编程化积木”基础上开发出了Mindstorems和RoboticsInventionSystem系列机器人，用户可以通过给机器人编程实现其个性化。目前乐高最新的一款机器人EV3机器人由500个零件组成，包括3个电机，4种传感器，核心智能模块采用ARM9架构，内臵编程界面，可通过蓝牙或者WIFI与电脑连接进行编程，是一台可遥控、可编程的积木机器人。

助老助残机器人研发状况

可穿戴型助残助老智能机器人的研究。在国外，这项技术的研究最早是用于军事方面，想通过研究，意在提高士兵的耐力和能力。比如负重行走，正常状况下士兵能走3小时。在机器人的帮助下，可以让士兵的力气变大，负重走得更远。

在许多人印象中，护士较为柔弱，通常是几名护士抬起一名病人。但在这套机器人的帮助下，护士的力气可以变大，一名护士就可以独立完成搬动病人的工作。据介绍，目前在日本就有类似机器人的研制。

服务机器人技术研究优势企业

面对机器人产业的蓬勃发展，各国不断深化技术研究。2015年日本国家机器人革命小组发布了《机器人新战略》，高度重视对机器人产业发展影响重大的下一代技术和标准，具体推进人工智能、模式识别、机构、驱动、控制、操作系统和中间件等方面的下一代技术研发。美国2013年公布的《机器人路线图》部署了未来要攻克的机器人关键技术，包括非结构环境下的感知操作、类人灵巧操作、能与人类一起工作、具备在人类生产或生活真实场景中的自主导航能力、能自动理解人的行为和心理状态、具备人机交互能力、具备良好的安全性能等。2014年欧委会和欧洲机器人协会下属的180个公司及研发机构共同启动全球最大的民用机器人研发计划“SPARC”，计划到2020年，欧委会投资7亿欧元，会投资21亿欧元，共同推动机器人研发。

中国服务机器人技术研究状况

主要研究成果

目前我国已生产出部分机器人关键元器件，开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。一批国产工业机器人已服务于国内部分企业的生产线上；一批机器人技术的研究人才也涌现出来。部分军工企业、科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术、工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术、机器人软件的设计和编程技术、运动学和轨迹规划技术等技术，某些关键技术甚至已达到或接近世界先进水平。

1、导航技术

导航技术是服务机器人的一项核心技术之一。它是指移动机器人通过传感器感知环境信息和自身状态，实现在有障碍的环境中面向目标的自主运动。目前，服务机器人主要的导航方式包括:磁导航、惯性导航、GPS导航、环境地图模型匹配导航，路标导航、视觉导航、味道导航、声音导航、神经网络导航等。

2、路径规划技术

路径规划是按照某一性能指标搜索一条从起点到目标点的最优或次最优的无碰路径。根据环境信息掌握程度，路径规划可分为:环境信息完全已知的全局路径规划；环境信息不完全或未知的基于传感器的局部路径规划。近年来人们研究的热点是环境信息不完全或未知的局部路径规划技术。

全局路径规划常用方法有:可视图法、栅格法、自由空间法等。

3、多传感器信息融合技术

目前服务机器人的多传感器融合技术的研究方法主要有:加权平均法，卡尔漫滤波，贝叶斯估计，D-S证据理论推理，产生规则，模糊逻辑，人工神经网络等。在实际应用中应根据实际情况选择合适的融合方法，这样才能体现多传感器信息融合方法的优越性。