與人共融
——機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)

□文/何玉慶、趙憶文、韓建達(dá)、于海斌、王越超、王天然

與人共融
——機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)

□文/何玉慶、趙憶文、韓建達(dá)、于海斌、王越超、王天然

經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，并成為衡量一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。當(dāng)前，國(guó)際機(jī)器人技術(shù)新的發(fā)展趨勢(shì)是什么？與人共融機(jī)器人的基本概念及內(nèi)涵是什么？我國(guó)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展又面臨哪些機(jī)遇與挑戰(zhàn)？這些問(wèn)題亟待我們思考和解決。

自上世紀(jì)中葉起，機(jī)器人技術(shù)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)深入到人類(lèi)生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面，給人類(lèi)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)重大變革。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，在科技水平的快速發(fā)展以及人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求的共同作用下，機(jī)器人技術(shù)得到了空前的關(guān)注，被認(rèn)為是新技術(shù)革命的核心。

“制造出像人一樣的機(jī)器”幾千年前就已經(jīng)是人類(lèi)的偉大愿望，但目前，人和機(jī)器人仍然是一種使用和被使用，替代和被替代的關(guān)系，機(jī)器人更多的作為一種功能替代工具出現(xiàn)。

新的社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)表明：未來(lái)新一代機(jī)器人系統(tǒng)將從更多的方面模仿人，尤其是，機(jī)器人與人之間應(yīng)更多地表現(xiàn)出一種和諧共存、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的合作伙伴關(guān)系，即：與人共融是新一代機(jī)器人系統(tǒng)的最本質(zhì)特征。

2013年，麥肯錫全球研究所發(fā)布的《引領(lǐng)全球經(jīng)濟(jì)變革的顛覆性技術(shù)》報(bào)告將先進(jìn)機(jī)器人列入12項(xiàng)技術(shù)之中，并預(yù)計(jì)2025年潛在年度市場(chǎng)影響力約1.7萬(wàn)億美元~4.5萬(wàn)億美元。正是看到了機(jī)器人對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的重大推動(dòng)作用，近年來(lái)，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展得到了全世界的空前關(guān)注，世界發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛將機(jī)器人作為國(guó)家計(jì)劃進(jìn)行了細(xì)致的梳理和規(guī)劃。

2013年出版的美國(guó)機(jī)器人發(fā)展路線(xiàn)圖，將機(jī)器人列為繼互聯(lián)網(wǎng)之后可能對(duì)人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的技術(shù)。而歐盟早在2006年就成立專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)，對(duì)歐洲機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了長(zhǎng)期、細(xì)致的研究，并于2014年1月頒布了機(jī)器人發(fā)展路線(xiàn)圖，用以指導(dǎo)歐洲各國(guó)機(jī)器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的國(guó)際新趨勢(shì)

美國(guó)于2011年啟動(dòng)了先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃（the Advanced Manufacturing Partnership，AMP）。其中明確指出：“下一代機(jī)器人將與人類(lèi)操作者緊密合作，為產(chǎn)業(yè)工人、健康服務(wù)者、士兵、手術(shù)醫(yī)生以及宇航員等完成復(fù)雜任務(wù)提供新的能力”，這是迄今為止國(guó)家級(jí)計(jì)劃中，對(duì)下一代機(jī)器人功能內(nèi)涵的最清晰描述。

歐盟于2006-2008年制定的CARE計(jì)劃（Coordination Action for Robotics in Europe）結(jié)合6個(gè)方面應(yīng)用，對(duì)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展給出了較清晰的路線(xiàn)圖。以此為基礎(chǔ)，歐盟第七框架計(jì)劃（2007-2013）歸納出下一代機(jī)器人的核心特征：安全、自主的“人—機(jī)器人—物理世界”的交互，并給出了其所包含的7方面共性關(guān)鍵技術(shù)：柔順機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)認(rèn)知、交互式控制、人類(lèi)行為的學(xué)習(xí)與理解、反應(yīng)式行為產(chǎn)生、適應(yīng)人的任務(wù)規(guī)劃、安全技術(shù)。在2013年4月德國(guó)推出的工業(yè)4.0計(jì)劃中指出：智能工廠、智能生產(chǎn)是第四次工業(yè)革命的主題（圖1），而這種“智能”的物理實(shí)體就是機(jī)器人，通過(guò)智能機(jī)器人、機(jī)器設(shè)備以及人之間的相互合作，提高生產(chǎn)過(guò)程的智能性。

圖1 歷史上的四次工業(yè)革命

日本機(jī)械學(xué)會(huì)將機(jī)器人作為其十個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向之一。把機(jī)器人的智能劃分為五個(gè)等級(jí)。級(jí)別1為非自主運(yùn)動(dòng)；級(jí)別2為弱自主運(yùn)動(dòng)；級(jí)別3為部分自主運(yùn)動(dòng)；級(jí)別4為半自主運(yùn)動(dòng)；級(jí)別5為完全自主運(yùn)動(dòng)。1990年以前的機(jī)器人處于級(jí)別1，只是簡(jiǎn)單的“示教再現(xiàn)”，幾乎沒(méi)有智能；1990-2000年，機(jī)器人的進(jìn)步主要體現(xiàn)在開(kāi)始使用視覺(jué)傳感器以及離線(xiàn)示教技術(shù)，其智能水平處于級(jí)別2~3；2000-2010年，隨著視覺(jué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以及部分環(huán)境認(rèn)知技術(shù)的采用，機(jī)器人智能開(kāi)始突破第3級(jí)；2010-2020年，機(jī)器人將有望完全突破并進(jìn)入第4級(jí)范疇，即：認(rèn)知能力與靈活的物體操作、與人的合作交互以及弱化機(jī)器人的定位需求，并減少示教時(shí)間；在2020-2030年，要重點(diǎn)突破無(wú)示教作業(yè)、完全環(huán)境認(rèn)知，推進(jìn)機(jī)器人突破級(jí)別4。

圖2 美國(guó)通用汽車(chē)公司（GM）的自主機(jī)器人與人合作發(fā)展預(yù)測(cè)

除了上述國(guó)家級(jí)的規(guī)劃，作為傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的使用大戶(hù)、也是使用期最長(zhǎng)的用戶(hù)，美國(guó)通用汽車(chē)公司（GM）給出了下一代機(jī)器人的發(fā)展期望（圖2）。機(jī)器人的前50年（上世紀(jì)五十年代中期到2008年）只是個(gè)開(kāi)端，后續(xù)的發(fā)展包括：靈活的感知（二歲兒童的目標(biāo)認(rèn)知能力）、人與機(jī)器人之間的主動(dòng)交互（四歲兒童的語(yǔ)言理解能力）、通過(guò)觸覺(jué)和力覺(jué)反饋實(shí)現(xiàn)靈巧/細(xì)致的操作（六歲兒童的靈巧操作能力）、與人的安全交互以及理解知識(shí)（八歲兒童的社會(huì)理解能力）、人-機(jī)器人和諧工作。GM明確指出，下一代制造業(yè)的使能技術(shù)是具有人的能力的機(jī)器人。

“替代某些人類(lèi)功能”還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠

從上一節(jié)關(guān)于機(jī)器人的國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)的分析不難看出，各國(guó)紛紛將機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)與人與機(jī)器人之間的關(guān)系建立了緊密聯(lián)系。為此，我們有必要重新梳理一下，在機(jī)器人發(fā)展的歷史中，人與機(jī)器人之間的關(guān)系如何？

機(jī)器人誕生于上世紀(jì)中期，經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，截至目前，大部分機(jī)器人系統(tǒng)遵循一個(gè)基本的設(shè)計(jì)宗旨：在人類(lèi)不可達(dá)、以及不適合于人類(lèi)生產(chǎn)生活的環(huán)境中，代替人高效率、高精度、高可靠地完成使命。傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人，以及以空間、深海探測(cè)為代表的專(zhuān)業(yè)服務(wù)機(jī)器人，很好地貫徹了上述宗旨。工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上的大規(guī)模應(yīng)用，極大地提升了生產(chǎn)效率，降低了成本，為締造以汽車(chē)為代表的當(dāng)代物質(zhì)文明作出了重大貢獻(xiàn)；機(jī)器人代替人登上了火星、月球，深入萬(wàn)米的海底，為人類(lèi)探索不可到達(dá)的未知世界，發(fā)揮了不可替代的作用。到目前為止，機(jī)器人的設(shè)計(jì)更多地是代替人完成某種類(lèi)人的功能。然而，進(jìn)入二十一世紀(jì)，環(huán)境、資源、老齡化等關(guān)乎人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的重大問(wèn)題，正在迫使人們重新思考機(jī)器人在人類(lèi)生產(chǎn)、生活中的地位。

過(guò)去的五十年中，大規(guī)模消耗資源、粗放式的生產(chǎn)、消費(fèi)模式，給人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)了巨大動(dòng)力，但隨之而來(lái)的資源匱乏、環(huán)境污染等問(wèn)題，對(duì)整個(gè)世界的發(fā)展也帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。在此背景下，綠色制造、再制造、柔性制造、個(gè)性化制造等新的制造模式正在成為制造業(yè)的發(fā)展方向。在剛性生產(chǎn)線(xiàn)上高速、高精度地完成重復(fù)性使命的傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人難以滿(mǎn)足這些新制造模式對(duì)自動(dòng)化、智能化裝備的需求，研制新一代工業(yè)機(jī)器人理所當(dāng)然就成為傳統(tǒng)制造業(yè)強(qiáng)國(guó)要保持其地位的迫切需求。

同時(shí)，除制造業(yè)以外，各發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體、以及像中國(guó)這樣依賴(lài)相對(duì)廉價(jià)勞動(dòng)力快速發(fā)展的新興經(jīng)濟(jì)體，其人口老齡化引發(fā)的社會(huì)服務(wù)及民生問(wèn)題迫在眉睫。截至2013年，我國(guó)有逾8000萬(wàn)的殘障人士和超過(guò)2億的老齡人口，如何提升殘障人士的生活質(zhì)量、解決未來(lái)勞動(dòng)力短缺和老人護(hù)理等問(wèn)題，已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展所面臨的巨大挑戰(zhàn)。研制新一代家庭服務(wù)機(jī)器人，被認(rèn)為是解決此類(lèi)問(wèn)題的一個(gè)主要手段之一。為此，人類(lèi)需要一種智能化的裝備，不僅能夠更大程度、更廣泛地代替人類(lèi)從事生產(chǎn)勞作，而且能夠直接服務(wù)老年人、輔助殘疾人。

然而，盡管機(jī)器人技術(shù)已有近60年的發(fā)展，但其一直未能脫離自動(dòng)化機(jī)器的范疇；人和機(jī)器人仍然被定義為使用和被使用，替代和被替代的關(guān)系；機(jī)器人在設(shè)計(jì)過(guò)程中很少考慮與人在同一空間的緊密協(xié)調(diào)合作，使得如本質(zhì)安全、人機(jī)協(xié)同認(rèn)知和行為互助等基本問(wèn)題，沒(méi)有得到很好地解決。綜上分析，現(xiàn)有機(jī)器人技術(shù)與新需求之間的差距如下表1所述。

表1 機(jī)器人技術(shù)新需求

從上表可看出：目前被廣泛使用的機(jī)器人，是一種與人隔離的、幾乎不具備人的智能能力的自動(dòng)化機(jī)器；而下一代機(jī)器人將是可以融入人的正常生產(chǎn)生活環(huán)境、可以與人合作交互、具備人的靈巧作業(yè)以及智能決策能力的智能化機(jī)器。要想滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展的新需求，未來(lái)新一代機(jī)器人，必須從根本上反思現(xiàn)有的設(shè)計(jì)理念；機(jī)器人與人之間的關(guān)系應(yīng)該擺脫使用與被使用、替代與被替代的禁錮；應(yīng)從機(jī)器人融入人的生產(chǎn)、生活環(huán)境，與人優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、合作互助的角度，重新審視其核心技術(shù)的發(fā)展理念，研究、發(fā)展新的機(jī)器人理論與技術(shù)，即：與人共融機(jī)器人。

與人共融機(jī)器人的四大挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)機(jī)器人的能力特征，可以歸納為：人機(jī)物理空間隔離、機(jī)器人與人非接觸、預(yù)編程自主能力、示教盒/遙控器交互。與之相比較，“與人共融”機(jī)器人的核心特征是：人機(jī)同一自然空間、機(jī)器人與人自然交互、配合人的需求、學(xué)習(xí)人的技能、與人協(xié)調(diào)互補(bǔ)、確保人機(jī)物安全。

在人與機(jī)器人的關(guān)系上，人的優(yōu)勢(shì)是智能，包括思維與邏輯推理、學(xué)習(xí)與技能增長(zhǎng)、經(jīng)驗(yàn)與快速?zèng)Q策等；而機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)是作業(yè)能力，包括速度、精度、負(fù)重、重復(fù)一致性、耐疲勞、連續(xù)作業(yè)等。要使二者協(xié)調(diào)形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，亟需機(jī)器人在能力上突破四個(gè)方面的挑戰(zhàn)。

圖3 德國(guó)KUKA新一代工業(yè)機(jī)器人

其一是環(huán)境挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)機(jī)器人只能在人工布局及可控的、預(yù)先已知的環(huán)境中工作，具有靜態(tài)、結(jié)構(gòu)化、已知、確定性等特點(diǎn)。而新領(lǐng)域要求機(jī)器人在自然（非人工）、不可預(yù)知?jiǎng)討B(tài)、復(fù)雜的環(huán)境中完成使命，對(duì)機(jī)器人的感知、認(rèn)知、決策能力提出了更高要求。

其二是任務(wù)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)機(jī)器人只能完成固定時(shí)序、重復(fù)性工作，以高速、高精度為主要指標(biāo)，自主性，適應(yīng)性，學(xué)習(xí)性差。新一代機(jī)器人任務(wù)目標(biāo)及指標(biāo)更加多樣、操作靈活性要求更高、任務(wù)變化更頻繁、人機(jī)合作程度加深、任務(wù)過(guò)程更復(fù)雜多變。機(jī)器人在控制、認(rèn)知、自主學(xué)習(xí)等方面，面臨挑戰(zhàn)。

其三是行為及安全挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)機(jī)器人在物理空間上基本與人隔離，但隨著機(jī)器人進(jìn)入人類(lèi)社會(huì)，與人之間的物理界限逐步消失，安全成為必須考慮的問(wèn)題。人和機(jī)器人將頻繁接觸，機(jī)器人在行為過(guò)程中要求確保人-機(jī)-物的安全，而機(jī)器人故障、人類(lèi)誤操作、其它設(shè)備故障不可避免，如何保障這種行為的安全性，對(duì)機(jī)器人機(jī)構(gòu)、控制、感知等技術(shù)提出挑戰(zhàn)。

其四是交互挑戰(zhàn)。目前，機(jī)器人作為專(zhuān)用的生產(chǎn)設(shè)備，由培訓(xùn)良好的技術(shù)人員操作，其人機(jī)友好性低、魯棒性差、智能程度低、真實(shí)感弱。一旦機(jī)器人成為非(機(jī)器人)專(zhuān)業(yè)人員的助手、甚至進(jìn)入普通人的生活，對(duì)人機(jī)交互即提出更高要求，包括：以人為中心，提高宜人化水平；提供語(yǔ)音、手勢(shì)、表情等多交互手段；具有人類(lèi)意圖理解的能力；通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)等手段增強(qiáng)操控過(guò)程的臨場(chǎng)感；以網(wǎng)絡(luò)為媒介實(shí)現(xiàn)更廣泛的信息交互等。

圖4 達(dá)芬奇微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人

與人共融機(jī)器人的三個(gè)內(nèi)涵

上述四方面挑戰(zhàn)，是機(jī)器人與人融合中亟待突破的瓶頸問(wèn)題，也是目前國(guó)際機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)?！芭c人共融”是新一代機(jī)器人最本質(zhì)的能力特征，是解決工業(yè)、民生、特種服務(wù)等領(lǐng)域?qū)C(jī)器人技術(shù)新需求的核心。所謂與人共融機(jī)器人，是人與機(jī)器人關(guān)系的一種抽象凝練，它包括以下三方面內(nèi)涵。

其一為智能融合。通過(guò)人與機(jī)器人在感知、認(rèn)知、決策等不同層面上的互補(bǔ)，提升人機(jī)共融系統(tǒng)的智能水平；其二為行為協(xié)調(diào)。在緊密接觸的情況下，人與機(jī)器人在行為上一致、協(xié)調(diào)、互助；其三為任務(wù)合作。在人機(jī)共享動(dòng)態(tài)環(huán)境下，人與機(jī)器人相互配合共同完成一個(gè)指定的任務(wù)。

例如，在工業(yè)領(lǐng)域，新型的“與人共融”工業(yè)機(jī)器人，應(yīng)該能夠融入“有人的生產(chǎn)線(xiàn)”，配合產(chǎn)業(yè)工人共同完成動(dòng)態(tài)生產(chǎn)任務(wù)，即任務(wù)合作；在民生服務(wù)領(lǐng)域，新型的“與人共融”服務(wù)機(jī)器人，應(yīng)該能夠融入普通人（老人、殘疾人、家庭主婦等）的工作和生活，為其提供必要的行為輔助，即行為協(xié)調(diào)；對(duì)于特殊服役環(huán)境下的作業(yè)，新型的“與人共融”特種機(jī)器人，應(yīng)該能夠融合人的智能，降低對(duì)人在回路遙操作的依賴(lài)，提升完成使命的效率，即智能融合。

美、歐、日等國(guó)家和地區(qū)，已經(jīng)開(kāi)始重視新一代與人共融機(jī)器人系統(tǒng)的研究，并研制出一些新一代機(jī)器人樣機(jī)雛形。在工業(yè)領(lǐng)域，研制出具有柔順機(jī)械臂及多指靈巧手的機(jī)器人、與人近距離工作確保安全性的機(jī)器人（圖3）；在醫(yī)療領(lǐng)域，機(jī)器人直接操作的對(duì)象是人體組織器官，完成更?。ㄎ?chuàng)）手術(shù)切口、甚至自然腔道介入的手術(shù)作業(yè)（圖4）；在康復(fù)領(lǐng)域，研制出可以穿戴的、與人體直接耦合在一起的康復(fù)以及行為輔助機(jī)器人（圖5）；在特種應(yīng)用領(lǐng)域，研制出可在地面、空中、水下作業(yè)的多種類(lèi)型的國(guó)防機(jī)器人、以及在人類(lèi)不可達(dá)區(qū)域（特殊服役環(huán)境）移動(dòng)作業(yè)的機(jī)器人（圖6）。

圖5 上、下肢助力機(jī)器人

圖6 美國(guó)研制的空間站作業(yè)機(jī)器人

與人共融機(jī)器人研究中的關(guān)鍵技術(shù)

如前所述，為了使人-機(jī)器人二者協(xié)調(diào)、能力互補(bǔ)，突破現(xiàn)有機(jī)器人在環(huán)境適應(yīng)性、任務(wù)適應(yīng)性、安全性、交互能力等四方面的挑戰(zhàn)，研究新一代與人共融機(jī)器人已刻不容緩，而這方面的研究面臨的技術(shù)瓶頸，主要包括如下五個(gè)方面。

其一是行為合作的機(jī)器人機(jī)構(gòu)與本體技術(shù)。傳統(tǒng)機(jī)器人的關(guān)節(jié)，一般為剛性機(jī)構(gòu)，由這種剛性傳動(dòng)構(gòu)成的機(jī)器人系統(tǒng)在與人合作時(shí)存在嚴(yán)重的安全隱患，因此，研發(fā)具有本質(zhì)安全性的柔性機(jī)構(gòu)是保證人-機(jī)器人合作首先需考慮的問(wèn)題；同時(shí)，利用新的輕型材料代替現(xiàn)有的機(jī)器人鋼鐵結(jié)構(gòu)，也是提升機(jī)器人本體性能和與人共融時(shí)安全性的關(guān)鍵技術(shù)。此外，現(xiàn)有機(jī)器人系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式，多采用電機(jī)、液壓等方式，驅(qū)動(dòng)效率低，這就需要探索全新的驅(qū)動(dòng)機(jī)理，發(fā)展高效安全的驅(qū)動(dòng)裝置。該部分的具體技術(shù)瓶頸包括：靈活操作機(jī)構(gòu)與控制、新型類(lèi)肌肉驅(qū)動(dòng)與本體材料、柔性驅(qū)動(dòng)與控制、新傳感機(jī)理與器件等。

其二是機(jī)器人對(duì)環(huán)境、以及人行為的感知與理解技術(shù)。機(jī)器人理解環(huán)境、理解合作者意圖與需要，支撐安全、協(xié)同、互助工作。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與人在同一物理空間安全共存、緊密合作，機(jī)器人需要具備對(duì)人機(jī)共享環(huán)境、以及合作者需求的實(shí)時(shí)/準(zhǔn)確感知、建模與理解的能力，從而為協(xié)同行為與決策提供依據(jù)。這其中，標(biāo)識(shí)物輔助的人的行為判斷、非結(jié)構(gòu)/動(dòng)態(tài)環(huán)境的數(shù)學(xué)描述與理解、多感知信息的融合理解、仿生視覺(jué)感知與認(rèn)知等均是其面臨的挑戰(zhàn)性技術(shù)。

其三是人機(jī)互助優(yōu)化決策與自主學(xué)習(xí)技術(shù)。突破機(jī)器人只能在人為設(shè)定任務(wù)框架下進(jìn)行決策的局限，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的積累、智能發(fā)育。這方面的研究，包括三方面技術(shù)難題：基于人腦智力形成及發(fā)育機(jī)理的類(lèi)人智能行為建模；知識(shí)的獲取、表示與抽象方法，以及可實(shí)現(xiàn)知識(shí)存儲(chǔ)、更新及在線(xiàn)檢索的智能發(fā)育模型及自主學(xué)習(xí)技術(shù)；面向與人共融機(jī)器人平臺(tái)的自主知識(shí)獲取，及人機(jī)智能行為協(xié)同與決策等實(shí)用化技術(shù)。

其四是行為方式與安全機(jī)制技術(shù)。解決機(jī)器人在人機(jī)共享環(huán)境下的安全自主行為方式問(wèn)題。與人共融的新一代機(jī)器人，需要工作在日常的、非結(jié)構(gòu)化的、動(dòng)態(tài)的環(huán)境中，此時(shí)機(jī)器人自主行為能力低下的問(wèn)題日益突出。因此，基于對(duì)合作者需求、操作對(duì)象、所處環(huán)境的態(tài)勢(shì)認(rèn)知，研究包括安全行為的實(shí)時(shí)（重）規(guī)劃、確保人機(jī)物安全的剛-柔智能切換控制等自主行為技術(shù)，構(gòu)建人機(jī)協(xié)同時(shí)的安全機(jī)制，對(duì)于發(fā)展新一代與人共融機(jī)器人的行為能力和安全性具有重要的作用。

其五是人機(jī)自然交互技術(shù)。研究多模態(tài)人-機(jī)自然交互方法與技術(shù)，突破機(jī)器人只能利用專(zhuān)用設(shè)備進(jìn)行人機(jī)交互的局限。具體包括：非編程的、人-機(jī)器人直接示教技術(shù)，基于語(yǔ)音指令集及機(jī)器人自主識(shí)別的語(yǔ)音交互技術(shù)，基于手勢(shì)/姿態(tài)指令集及機(jī)器人自主識(shí)別的視覺(jué)交互技術(shù)，生-機(jī)-電融合交互技術(shù)，以及人機(jī)多層次指令融合技術(shù)。

我國(guó)在國(guó)家863計(jì)劃、自然科學(xué)基金等支持下，也開(kāi)展了新一代機(jī)器人技術(shù)與樣機(jī)的研發(fā)工作，包括仿人機(jī)器人、四足仿生機(jī)器人、微創(chuàng)手術(shù)輔助機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人等。但與美、歐、日相比，我國(guó)的相關(guān)研究處于分散、非系統(tǒng)的狀態(tài)，缺乏有針對(duì)性的總體規(guī)劃與系統(tǒng)布局，缺乏專(zhuān)項(xiàng)的重點(diǎn)、持續(xù)支持；這導(dǎo)致我國(guó)下一代機(jī)器人技術(shù)水平處于相對(duì)落后（與國(guó)際頂尖水平相比）的狀態(tài)，特別是在技術(shù)驗(yàn)證與示范應(yīng)用階段。因此，我國(guó)需要加強(qiáng)對(duì)下一代機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)研發(fā)的專(zhuān)項(xiàng)支持，確立我國(guó)在技術(shù)源頭上的領(lǐng)先地位，支撐后續(xù)產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化的良性發(fā)展，占領(lǐng)國(guó)際制高點(diǎn)。

何玉慶 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所 研究員

趙憶文 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所 研究員

韓建達(dá) 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所 研究員

于海斌 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所 研究員

王越超 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所 研究員

王天然 中國(guó)工程院院士 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所 研究員