服务机器人技术研究现状与发展趋势

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1、中国科学:信息科学2012年第42卷第9期:1049–1066www.scichina.cominfo.scichina.com评述服务机器人技术研究现状与发展趋势王田苗,陶永,陈阳北京航空航天大学机器人研究所,北京100191*通信作者.E-mail:taoy@buaa.edu.cn收稿日期:2012–06–04;接受日期:2012–08–21摘要服务机器人技术经过近30年的发展,在机械、信息、材料、控制、医学等多学科交叉方面取得了重要的成果,本文结合作者在机器人领域的相关工作,在分析国内外关于服务

2、机器人发展研究现状的基础上,就服务机器人目前涉及的仿生材料与结构、自重构机器人、复杂环境下机器人动力学问题、智能认知与感知、网络化交互及微纳系统等关键技术的研究进展做简要的综述,并概要展望了其发展趋势.希望能够在把握国际服务机器人前沿技术发展动态的同时,为培育我国服务机器人产业提供相关理论、方法及技术.关键词服务机器人仿生材料与结构模块化自重构机器人动力学智能认知与感知网络化交互微纳系统1引言1.1服务机器人定义/内涵及分类国际机器人联合会(InternationalFederationofRoboti

3、cs,IFR)给了服务机器人一个初步的定义:服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人,它能完成有益于人类的服务工作,但不包括从事生产的设备[1].在我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要(20062020年)》中对智能服务机器人给予了明确定义

4、

5、智能服务机器人是在非结构环境下为人类提供必要服务的多种高技术集成的智能化装备"[2].国际机器人联合会对服务机器人按照用途进行分类[1],分为专业服务机器人和家用服务机器人两类,如专业服务机器人可分为水下作业机器人、空间探测机器人、抢险救援机器人、反恐防爆

6、机器人、军用机器人、农业机器人、医疗机器人以及其他特殊用途机器人;个人/家庭用服务机器人可分为家政服务机器人、助老助残机器人、教育娱乐机器人等.1.2世界各国服务机器人发展计划机器人技术集机械、信息、材料、智能控制、生物医学等多学科于一体,不但自身技术附加值高,产品应用范围广,而且已经成为重要的技术辐射平台,对增强军事国防实力、提高处理突发事件水平、带动整体经济发展、改善人民群众生活水平都具有十分重要的意义.引用格式:王田苗,陶永,陈阳.服务机器人技术研究现状与发展趋势.中国科学:信息科学,2012,4

7、2:1049{1066,doi:10.1360/112012-402王田苗等:服务机器人技术研究现状与发展趋势世界各国纷纷将突破机器人技术、发展机器人产业摆在本国科技发展的重要战略地位.美、日、韩、欧等国家和地区都非常重视机器人技术与产业的发展,将机器人产业作为战略产业,纷纷制定各自的机器人国家发展战略规划.(1)美国相关机器人研究计划.美国机器人发展起步早,其发展思路是立足于相关机器人技术实现产业化,包括医疗外科机器人daVinci及家用智能吸尘器机器人已经实现产业化发展.其机器人研究计划主要包括:1

8、989年开始执行联合机器人研究计划(JointRoboticsProgram)[3];美国国防部《无人系统路线图(20092034年)》[4];2010年2月美国训练与条令司令部与坦克车辆研究、发展与工程中心发布的《机器人战略白皮书》[5];2009年7月美国国防部向外公布其美国陆军未来战斗系统(FCS)[6];美国海军2004年9月《无人水下航行器UUV总体规划》[7];以及2011年6月美国总统Obama在CMU讲话,提出了NRI国家机器人发展计划(NASA,NSF,NIH),希望振兴美国制造业[

9、8].(2)日本相关机器人研究计划.日本一贯将机器人技术列入国家的研究计划和重大项目,以工业机器人、仿人娱乐机器人为突破口,采用模块化和标准化道路,近两年开始正在积极开展RT(机器人技术)的研究,推进服务机器人的产业化;另外经济产业省发布新产业发展战略和机器人技术战略,其中日本能源及产业技术综合开发机构(NEDO)资助项目[9]包括:服务机器人安全技术和验证项目(20092013)2009年预算约1.2亿人民币;智能机器人技术软件计划(20072011)2009年资助约9700万人民币;基本机器人技

10、术开放式创新改进传统技术(20082010)2009年资助约1000万人民币;先进机器人单元技术战略开发计划(20062010)2009年预算约5447万人民币.(3)欧洲相关机器人研究计划.2006年欧盟制定了欧洲第七框架计划(FP7),执行期从2007年至2013年,总预算达532亿欧元,加强机器人模块化功能部件和危险作业机器人研发[10];另外欧洲机器人技术研究网络提出了20022022年欧洲机器人研究与应用的路线图(Euron