盤點：未來這四種機器人有市場

　　人類的未來什么樣?站在此刻暢想未來，機器人一定是這幅圖景中的一抹濃彩。這種以自動化技術(shù)和計算機技術(shù)為主體、有機融合各種現(xiàn)代信息技術(shù)和制造技術(shù)的產(chǎn)品，經(jīng)過了半個多世紀的發(fā)展，如今已經(jīng)在國防、航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、服務、醫(yī)療康復、教育甚至普通家庭生活中都得到了廣泛的應用?，F(xiàn)在，科學家還在構(gòu)想類人腦機器人，未來，也許每個家庭都會有一臺外形和思維都與人一樣的機器人。

　　作為高技術(shù)領域中重要的前沿技術(shù)之一，機器人技術(shù)具有前瞻性、先導性的特點，對學術(shù)研究、產(chǎn)業(yè)升級、培養(yǎng)創(chuàng)新意識、保障國家安全、引領未來經(jīng)濟社會的發(fā)展有著十分重要的作用。目前，機器人相關領域的技術(shù)突破，為機器人的應用范圍拓寬了道路，已涵蓋國防、航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、服務、醫(yī)療康復、教育甚至普通家庭生活，一場新的機器人技術(shù)研究高潮和發(fā)展契機業(yè)已到來。

　　那么，未來機器人會是什么樣?我們認為，仿生機器人和類人機器人或?qū)⒊蔀闄C器人研發(fā)的重點領域。在國家自然科學基金杰出青年基金、重大儀器專項、重點基金、面上基金、國家863計劃項目、國家重大科技專項項目等科技項目的支持下，我國針對智能機器人系統(tǒng)領域的科學前沿問題和國家重大需求，圍繞智能機器人技術(shù)開展了一系列研究。

　　在機器人研究方面，首先要提到的是機器人的視覺能力。機器人的視覺傳感器是機器人感知外界的重要手段，是機器智能的核心標志之一，具有視覺能力是實現(xiàn)機器人自主作業(yè)的重要保障，是機器人智能化的核心支撐。中國科學院自動化研究所在視覺系統(tǒng)標定、視覺測量和定位、實時視覺、主動視覺和多模視覺控制等方面進行了深入研究，取得了一系列創(chuàng)新性的理論方法，并形成多個視覺原型和實驗系統(tǒng)，在工業(yè)和醫(yī)療康復等領域得到應用。

　　來自于自然界的啟發(fā)和靈感對于機器人學的發(fā)展具有特殊的意義，是解決機器人學所面臨難題的重要途徑，也是機器人智能的主要源泉。仿生機器人通過對生物結(jié)構(gòu)、內(nèi)在機制的模仿創(chuàng)新來形成新方法和新技術(shù)，以適應復雜作業(yè)需求和極端工作環(huán)境，其系統(tǒng)設計與控制是關鍵。在仿生機器人方面的研究內(nèi)容包括仿生機器魚、打乒乓球機器人等。

　　仿生機器魚建立在將魚類的推進運動簡化為理想條件下，魚類身體連續(xù)的、周期性的形變基礎之上。而通過魚類運動的觀察和仿生機器魚游動試驗，研究人員發(fā)現(xiàn)魚體質(zhì)心在水平面內(nèi)繞前進方向軸的波動將增大側(cè)向擾動力、降低推力和方向穩(wěn)定性，即魚類自身線密度分布對其運動性能存在較大影響。因此，提出了包含形變描述和線密度描述的“基波”概念，并依據(jù)“基波”建立了魚體波動運動模型，在充分考慮線密度影響的基礎上，提出了仿生機器魚的穩(wěn)定游動推進控制方法。

　　除了仿生機器魚，研究人員還針對快速運動的乒乓球，設計了會打乒乓球的機器人。這種機器人是建立在一種有效的乒乓球跟蹤算法基礎上的。這種算法將差幀法、動態(tài)窗口、游程編碼等方法有機組合在一起，使算法的實時性得到保證。并針對乒乓球差幀后可能出現(xiàn)的月牙形，提出了GSP算法，準確定位乒乓球的中心坐標，保證了三維坐標的精度。

　　其他代表性的成果還包括醫(yī)療康復機器人、機器人協(xié)調(diào)與控制、巡線機器人等。

　　雖然隨著信息技術(shù)的發(fā)展，部分現(xiàn)代機器人具有了類人動作，但還不具備人類的思維。對人腦信息處理機制的研究，特別是以思維為中心的人腦認知機制的研究，將啟發(fā)未來智能機器人與智能控制的發(fā)展，使智能機器人更像人，能夠為人類提供更好的服務。

　　未來對機器人的研究應該是結(jié)合對人腦信息處理機制與人類思維的探索和腦模擬研究，發(fā)展神經(jīng)機器人。以模擬人腦系統(tǒng)為中央神經(jīng)系統(tǒng)，以機器人為載體，實現(xiàn)多通道類人信息處理的協(xié)調(diào)與控制，啟發(fā)并推動下一代類人機器人。

　　類人機器人的研究是將人腦模擬系統(tǒng)、電子神經(jīng)網(wǎng)絡，類腦計算技術(shù)與具有類人動作的機器人平臺深度無縫融合。以具有人體外觀(包括肢體和肌肉組織等)和動作的機器人平臺為載體，實踐、應用視覺、聽覺、思維和運動多通道的信息處理與協(xié)同，實現(xiàn)全新類人神經(jīng)計算與控制。

　　以腦神經(jīng)模擬系統(tǒng)為核心的類人神經(jīng)機器人將在認知能力、信息處理能力、推理決策能力、肢體動作等諸多方面突破性地接近真實人類，在處理復雜任務時將表現(xiàn)出高精度、快速智能反應的特性，將有助于突破傳統(tǒng)控制理論。類人機器人之間的互動還將有助于研究和應用以思維為中心的人類群體行為。類人神經(jīng)機器人的實現(xiàn)不但可以對人類及其行為的本質(zhì)進行模擬與揭示，還將推動類人機器人在工業(yè)、國防、家用等領域的廣泛應用。

　　通過此項研究，將產(chǎn)出具有模擬人腦系統(tǒng)的類人神經(jīng)機器人平臺。該機器人平臺具有類人視覺、類人聽覺、類人思維、類人動作的協(xié)同處理能力，并能夠在關鍵領域取得應用。具體將根據(jù)人體的肌肉和關節(jié)的實際布局，建立人體運動控制仿真平臺，以人腦模擬器為核心控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對復雜任務的快速、精確的決策與運動反應。此外還將發(fā)展并實現(xiàn)神經(jīng)機器人之間的互動學習、協(xié)同解決復雜任務的能力。