服务机器人的现状及其发展趋势

服务机器人的现状及其发展趋势

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服务机器人的现状及其发展趋势

嵇鹏程沈惠平

（江苏工业学院机械与能源工程学院，江苏常州2130161）

摘要：智能服务机器人技术代表一个国家高科技水平和自动化程度，它具有广阔的发展空间和市场前景。本文介绍了服务机器人的定义和发展前景，分析了国内外服务机器人的研究现状，并阐述了当前服务机器人研究领域的关键技术，最后展示服务机器人的未来发展方向和研究趋势。

关键词：服务机器人；人工智能；多传感器信息融合；智能控制

中图法分类号：TP242.6文献标识码：A

The Current Situation and Development Trend of Service Robot

JI Peng-cheng，SHEN Hui-ping

（College of Mechanical and Energy Engineering ，Jiangsu Polytechnic University，Changzhou, Jiangsu 213016, China）

Abstract:The technology of the intelligent service robot represents a national high-tech level and the degree of automation, it has a broad development space and market prospects. This article describes the definition and development prospects of service robots, analyses the current situation of service robot research at home and abroad, and introduces the key technologies in the fields of the current service robot research.Finally ,the direction of development and research trends of service robot in the future is showed.

Keywords:service robot;artificial intelligence; multi-sensor information fusion;intelligent control

引言

机器人学的进步与应用是二十世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义的自动化，尤其在当今的工业制造中，机器人学已取得了最伟大的成功[1]。进入二十一世纪，人们已经愈来愈亲身地感受到机器人深入生产、生活和社会的坚实步伐。一方面随着各个国家老龄化越来越严重，更多的老人需要照顾，社会保障和服务的需求也更加紧迫，老龄化的家庭结构必然使更多的年青家庭压力增大，而且生活节奏的加快和工作的压力，也使得年轻人没有更多时间陪伴自己的孩子，随之酝酿而生的将是广大的家庭服务机器人市场。另一方面服务机器人将更加广泛地代替人从事各种生产作业, 使人类从繁重的、重复单调的、有害健康和危险的生产作业中解放出来[2]。本文对服务机器人技术的研究现状和应用及其未来发展进行了综述。

1国内外的研究现状

1.1 服务机器人的定义

服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员，到目前为止尚没有一个严格的定义，不同国家对服务机器人的认识不同。国际机器人联合会经过几年的搜集整理，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健康的服务工作[3]，即除了手术机器人、诊断机器人、护理机器人、康复机器人等医用机器人外，也包括各种家用机器人、娱乐机器人、体育机器人、玩具机器人、导游机器人、保安机器人、排险机器人、清洁机器人、秘书机器人、建筑机器人、邮

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拾和送信机器人以及加油机器人等。随着开发研究的进一步开展和价格的大幅度下降，服务机器人将广泛进入医院、家庭、工地、办公室和体育娱乐场馆，直接与人类共处，为人类排忧解难[4]。

1.2 服务机器人的市场现状和前景

服务型机器人可进一步区分为个人和家用机器人与专业服务型机器人。

1.2.1 市场调研与预测根据国际机器人联盟（IFR）统计部门于2008年10月公佈的最新资料，全球服务型机器人市场概况分述如下：①个人和家用服务型机器人：至2007年底，个人和家用服务型机器人累计装置量已超过340万台，娱乐休闲用机器人已达到200万台。至2011年底，全球家务用机器人将会达到460万台，娱乐休闲用机器人将会达到735万台，合计约1200多万台，未来四年服务机器人市场总值合计约57亿美元，到2015年，全球个人和家庭机器人市场的规模预计将达到150亿美元，同时，将出现多种类型的个人机器人。②专业服务型机器人：至2007年底，全球已有4.9万台的使用数量，预计到2011年底，将增加5.4万台专业服务型机器人，总价值约91.2亿美元，其中农林矿牧用机器人最多，共将有1.9万台，防御救灾与保全机器人预计将有1.56万台销售量，专业清洁机器人亦约有4000台销售量，医疗用机器人约达3420台，多用途机器人移动平台约2375台，水底作业系统预估将有超过925台销售量。

1.2.2 专家预测①中国机器人专家、工程院院士徐扬生教授说：“只要10年时间，机器人将在世界范围内，普及到每个人的日常生活之中。这将是一个巨大的市场，预计将比现在的汽车市场还要大。”②韩国科学家预测：到2015年至2020年，每个韩国家庭将拥有一个机器人。③日本专家估计：到2020年日本将有25%的人口年龄超过65岁，护理型机器人将供不应求。④德国科学家预计：将在未来的几十年间，家庭生活中将出现的最大变化就是机器人的普及，家庭服务机器人将在日常家庭生活中扮演越来越重要的角色，承担越来越多的工作[5]。

1.3 国内外的研究现状

从二十世纪八十年代中期开始，机器人已从工厂的结构化环境进入人的日常生活环境—医院、办公室、家庭和其它杂乱及不可控环境，成为不仅能自主完成工作，而且能与人共同协作完成任务或在人的指导下完成任务的智能服务机器人，特别是最近几年，对会清洁地面、割草或充当导游、保姆和警卫等自主移动机器人技术上的进步，大家都有目共睹[6]。

1.3.1 1.3.1 中国中国对服务机器人的

研究起步很晚，但国家对此非常重

视，1986年3月才开始把研究、开

发智能机器人的内容已列入国家

863高科技发展规划中，从1986年

至2009年的20多年中，智能机器

人主题在863的旗帜下，团结了近

几千人的研究开发队伍，圆满完成

各项任务，建成了一批高水平的研

究开发基地，造就了一支跨世纪的

研究开发队伍，为我国21世纪机器

人技术的持续创新发展奠定了基础

[7]。①如图1所示，这是我国首台具

有国际一流语音交互水平和复杂动

作及智能运动控制水平的“美女机

器人”,这款“美女机器人”具有仿

真的美女外形，服装和发型可以根

据应用场合更换。她能够根据工作

人员说出的指令，马上完成相应的

动作,她能够讲英语、四川方言和唱

歌、讲笑话，可以与游客进行语音

聊天和知识问答,在移动行走时，她

能自动识别途中碰到的障碍物，并

做语音提示。②由北京理工大学牵

头、中科院沈阳自动化所、兵器工

业集团惠丰机械有限公司、中科院

自动化所等单位参加，通过三年的

奋斗，研制的“汇童”仿人机器人（如

图2），取得了重大成果, “汇童”仿

人机器人具有视觉、语音对话、力

觉、平衡觉等功能的自主知识产权