服(fu)務(wu)機器(qi)人正(zheng)在以高速的增長速度(du)加速步入(ru)我們的日常生活。未來三年(nian)內(nei)，服務機器人市場規模(mo)將達到目(mu)前的5倍(bei)。

　　服(fu)務(wu)(wu)(wu)機(ji)器(qi)人(ren)(ren)是(shi)一類(lei)用以(yi)(yi)輔助(zhu)人(ren)(ren)們日常(chang)工(gong)(gong)作(zuo)、生(sheng)活、休(xiu)閑，以(yi)(yi)及幫助(zhu)殘疾人(ren)(ren)與老(lao)年(nian)人(ren)(ren)的(de)(de)機(ji)器(qi)人(ren)(ren)系(xi)統。在(zai)工(gong)(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)(ren)系(xi)統中，機(ji)器(qi)人(ren)(ren)的(de)(de)任務(wu)(wu)(wu)是(shi)完(wan)成(cheng)高質(zhi)量(liang)、高一致性的(de)(de)生(sheng)產任務(wu)(wu)(wu)。服(fu)務(wu)(wu)(wu)機(ji)器(qi)人(ren)(ren)與之不同的(de)(de)是(shi)，工(gong)(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)(ren)通(tong)常(chang)工(gong)(gong)作(zuo)在(zai)有人(ren)(ren)的(de)(de)空間或者會直接同人(ren)(ren)類(lei)協作(zuo)工(gong)(gong)作(zuo)，服(fu)務(wu)(wu)(wu)機(ji)器(qi)人(ren)(ren)通(tong)常(chang)從事專業(ye)服(fu)務(wu)(wu)(wu)和個人(ren)(ren)服(fu)務(wu)(wu)(wu)兩種工(gong)(gong)作(zuo)。

　　服(fu)務機(ji)器(qi)人(ren)(ren)的(de)專(zhuan)(zhuan)業(ye)服(fu)務主(zhu)要應用于農業(ye)、應急反應、管道、基礎設(she)施、林(lin)業(ye)、運(yun)輸(shu)、專(zhuan)(zhuan)業(ye)清(qing)理等作(zuo)業(ye)領域(yu)。(專(zhuan)(zhuan)業(ye)服(fu)務機(ji)器(qi)人(ren)(ren)也服(fu)務于軍(jun)事領域(yu)，但不將其列(lie)入(ru)本(ben)報告)。這些系統增強了人(ren)(ren)們在(zai)上述領域(yu)的(de)作(zuo)業(ye)能力。當前有超過110000臺專(zhuan)(zhuan)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)(ren)分(fen)布在(zai)世界各個領域(yu)，并(bing)且(qie)其市場(chang)規模還在(zai)逐(zhu)年急速擴大。圖(tu)1中列(lie)出(chu)了幾種專(zhuan)(zhuan)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)(ren)。

　　而(er)個(ge)(ge)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)服(fu)務機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)，則在家庭中用(yong)以協助普(pu)通(tong)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)日常(chang)生(sheng)活，或用(yong)以補足相關人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)士的(de)生(sheng)理和(he)(he)心(xin)理缺(que)陷。到目前(qian)為(wei)止，最大(da)數量的(de)個(ge)(ge)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)服(fu)務機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)是家用(yong)真空清潔(jie)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(掃(sao)地(di)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren))，超過(guo)600萬臺(tai)iRobot公司的(de)Roomba機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)遍布在世(shi)界各(ge)地(di)。同時，這(zhe)個(ge)(ge)市場正(zheng)在以每年超過(guo)60%的(de)速度增(zeng)長。此外(wai)，越來(lai)越多(duo)的(de)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)正(zheng)用(yong)于(yu)個(ge)(ge)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)娛(yu)樂，如人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)工寵物(AIBO)和(he)(he)玩(wan)偶等。在過(guo)去5年中，全球(qiu)售出的(de)個(ge)(ge)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)娛(yu)樂機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)超過(guo)400萬臺(tai)，這(zhe)個(ge)(ge)市場正(zheng)以指數倍(bei)增(zeng)長，并有(you)望成為(wei)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)領域最具潛(qian)力的(de)增(zeng)長點之一。圖1列出了部分個(ge)(ge)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)服(fu)務機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)系統。在2011年，服(fu)務機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)市場總值超過(guo)42億美(mei)元(yuan)。

　　服(fu)(fu)務機(ji)器人(ren)專家組(zu)均來自專業和個人(ren)服(fu)(fu)務機(ji)器人(ren)領域，其研(yan)究(jiu)領域覆(fu)蓋了(le)非(fei)常(chang)廣泛的機(ji)器人(ren)應用問題。

　　戰略發現

　　經過廣泛討論后(hou)，專家(jia)(jia)們一致同意，我們仍然需(xu)要10到(dao)15年(nian)時(shi)間(jian)才能(neng)實(shi)現(xian)全尺寸且(qie)具有(you)通用(yong)(yong)(yong)自主能(neng)力的(de)(de)(de)(de)機器(qi)人應用(yong)(yong)(yong)和(he)(he)解決(jue)方(fang)案。一些需(xu)要實(shi)現(xian)的(de)(de)(de)(de)關鍵技術問題將在后(hou)續章節進(jin)(jin)行討論。出席代表達成(cheng)了(le)更進(jin)(jin)一步的(de)(de)(de)(de)共識，即技術進(jin)(jin)步使(shi)得一些價(jia)格可負擔的(de)(de)(de)(de)、有(you)限(xian)尺寸的(de)(de)(de)(de)、半自主的(de)(de)(de)(de)解決(jue)方(fang)案具有(you)了(le)實(shi)用(yong)(yong)(yong)性，并且(qie)提(ti)供了(le)實(shi)際的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)價(jia)值(zhi)。基于現(xian)有(you)技術的(de)(de)(de)(de)商(shang)業化產品和(he)(he)應用(yong)(yong)(yong)已經開(kai)始出現(xian)，企業家(jia)(jia)和(he)(he)投資人對實(shi)現(xian)機器(qi)人應用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)潛能(neng)均表示樂觀。與會專家(jia)(jia)確認了(le)幾個市(shi)場(chang)，這(zhe)些市(shi)場(chang)出現(xian)了(le)早(zao)期的(de)(de)(de)(de)商(shang)業解決(jue)方(fang)案，以(yi)及服務機器(qi)人有(you)可能(neng)以(yi)何種方(fang)式(shi)在這(zhe)些市(shi)場(chang)中得到(dao)應用(yong)(yong)(yong)。

　　老齡化人口(kou)從(cong)(cong)兩(liang)個(ge)(ge)(ge)方面影響了服務機器人的發(fa)(fa)展。其(qi)一是(shi)勞(lao)動力(li)市場的縮水，另外一個(ge)(ge)(ge)因(yin)(yin)素(su)則是(shi)提(ti)供滿足健康護理需要的解(jie)決方案的機遇。如圖3所示，美國(guo)正處于未來20年發(fa)(fa)展趨勢的入口(kou)：退休(xiu)(xiu)工(gong)人數量占當(dang)前勞(lao)動力(li)數量的百分比將(jiang)近翻倍，即從(cong)(cong)當(dang)前的每10個(ge)(ge)(ge)工(gong)人中有2個(ge)(ge)(ge)退休(xiu)(xiu)的狀態演變為2030年的每10個(ge)(ge)(ge)工(gong)人中有4個(ge)(ge)(ge)退休(xiu)(xiu)的狀態。在日本(ben)，這種情況則更加(jia)糟糕，快(kuai)速(su)增長的老齡化人口(kou)是(shi)日本(ben)提(ti)出(chu)發(fa)(fa)展機器人技(ji)術作為國(guo)家(jia)政策的主(zhu)要誘(you)因(yin)(yin)。

　　當提高生(sheng)產率(lv)和降低成(cheng)本(ben)成(cheng)為服(fu)務機(ji)器(qi)(qi)人(ren)的共同特征時，針對市場特定問題或需(xu)求，人(ren)們希望(wang)每個服(fu)務機(ji)器(qi)(qi)人(ren)系統能提供(gong)獨一無二的、有競爭力的解決方案。比(bi)如，在使用機(ji)器(qi)(qi)人(ren)技(ji)術組裝汽車的工廠(chang)中，一個關鍵和主要的驅動(dong)力是希望(wang)得到(dao)持續不(bu)斷且(qie)質量(liang)得到(dao)充(chong)分保證的生(sheng)產能力。

　　主要市場及驅(qu)動來源

　　醫療(liao)保健與生活(huo)質量——機器人技(ji)術用于提供遙操作(zuo)解(jie)決(jue)方案，比如依(yi)賴感覺的(de)達芬奇手術系統(tong)就是這類系統(tong)的(de)代表。機器人技(ji)術擁有巨大潛力(li)，用以控制成(cheng)本(ben)，增強健康人員(yuan)的(de)護理能力(li)，延長老(lao)年人的(de)壽命。

　　能源與環(huan)境——與會學者認為，這兩個緊密相連的問(wen)題對于國家的未來和(he)機器(qi)人(ren)技術應用的成熟度(du)是非(fei)常關鍵的，尤(you)其(qi)在自動獲取(qu)能源和(he)環(huan)境監測方(fang)面非(fei)常關鍵。

　　生產(chan)與(yu)物流——與(yu)會學者認為(wei)，機(ji)器(qi)人(ren)技術在促(cu)進生產(chan)和貨物移(yi)(yi)動自(zi)動化(hua)方面擁有(you)(you)巨(ju)大潛力，特別是(shi)(shi)機(ji)器(qi)人(ren)技術被(bei)用于(yu)小尺(chi)度(或微(wei)尺(chi)度)生產(chan)操作，且(qie)在這一過程(cheng)中有(you)(you)助于(yu)加速制(zhi)造(zao)業回歸。這種信念自(zi)從HeartlandRobotics的創(chuang)立就(jiu)可窺見一斑，該公司的主要任務就(jiu)是(shi)(shi)將制(zhi)造(zao)業轉移(yi)(yi)回美國。

　　汽車和運輸(shu)——雖然我(wo)們距離完全自主駕駛汽車的使用(yong)還有數十年的時間，但(dan)機(ji)器人(ren)技術已經以高級駕駛輔助和避碰(peng)系統(tong)的形式出現。公共輸(shu)運系統(tong)是另外(wai)一(yi)個有望獲得更高自動化程度的領域。隨著機(ji)器人(ren)技術的持續進(jin)步和成熟，用(yong)于小范(fan)圍場(chang)景，如機(ji)場(chang)的無(wu)人(ren)運輸(shu)系統(tong)和解決方案(an)將(jiang)漸(jian)漸(jian)地適應市中心的情(qing)況，以及其他的一(yi)般應用(yong)場(chang)合。

　　國土安全(quan)和基礎設施(shi)防護(hu)——與(yu)會學者認(ren)為，機器人技(ji)術(shu)提供(gong)了(le)巨大(da)的(de)(de)潛(qian)能，用以邊境保護(hu)、搜(sou)索和援救、港口檢測和安保及(ji)相(xiang)關領域。此(ci)外，機器人技(ji)術(shu)有望大(da)量用于自動化檢測、保養(yang)并(bing)維護(hu)橋梁(liang)、高速(su)公路(lu)、水源和排水系統、電力管道和設施(shi)，以及(ji)其他基礎設施(shi)的(de)(de)關鍵組(zu)成部分(fen)。

　　娛樂(le)與教(jiao)育(yu)——這個領域比其(qi)他任(ren)何領域更(geng)多地實現了機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)技術的(de)(de)轉化，尤其(qi)是機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)技術在(zai)解決(jue)國家面(mian)臨的(de)(de)科(ke)(ke)學(xue)、技術、工程(cheng)以(yi)及(ji)數(shu)學(xue)(記為(wei)(wei)(wei)“STEM”)危機(ji)，同時成(cheng)為(wei)(wei)(wei)名副其(qi)實的(de)(de)“4R”教(jiao)育(yu)。FIRST的(de)(de)巨大成(cheng)功印(yin)證了這一(yi)點。FIRST是成(cheng)立(li)于1989的(de)(de)一(yi)個非(fei)營(ying)利(li)組織，該組織舉辦國家范圍內的(de)(de)機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)競賽，激發年輕(qing)人(ren)成(cheng)為(wei)(wei)(wei)科(ke)(ke)學(xue)和(he)(he)(he)技術領導人(ren)的(de)(de)興趣(qu)，同時通(tong)過(guo)引入機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)而(er)增加受教(jiao)育(yu)者(zhe)的(de)(de)積(ji)極(ji)性。機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)為(wei)(wei)(wei)孩子們提供令(ling)其(qi)感興趣(qu)且(qie)易學(xue)的(de)(de)方式，去學(xue)習和(he)(he)(he)應(ying)用數(shu)學(xue)以(yi)及(ji)科(ke)(ke)學(xue)的(de)(de)基本知識，包括(kuo)工程(cheng)和(he)(he)(he)系(xi)統集成(cheng)原理，用以(yi)生產智能機(ji)器(qi)(qi)(qi)完成(cheng)特定任(ren)務(wu)。

　　商業(ye)化影(ying)響因(yin)素

　　如果上述領域全部實現(xian)，那么(me)就需要大量的(de)(de)投資用(yong)于(yu)擴(kuo)展和開(kai)發(fa)(fa)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)技(ji)術(shu)。正如上面提到的(de)(de)，距離實現(xian)完(wan)全自主的(de)(de)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)技(ji)術(shu)，即無需人(ren)(ren)(ren)類(lei)給予指令或干涉的(de)(de)自動(dong)運行機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)技(ji)術(shu)，仍有很長的(de)(de)一(yi)段路。與會學(xue)者達成(cheng)了一(yi)致的(de)(de)意(yi)見(jian)，即機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)技(ji)術(shu)的(de)(de)進步使(shi)得開(kai)發(fa)(fa)和市場(chang)化機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)的(de)(de)初級產品和應用(yong)成(cheng)為了可(ke)能，并且能夠顯著“增(zeng)強人(ren)(ren)(ren)類(lei)機(ji)(ji)能”。

　　這些(xie)解決(jue)方(fang)案將能夠根(gen)據(ju)下(xia)列功能進行自(zi)動(dong)(dong)調整：以確定的(de)方(fang)式監(jian)督動(dong)(dong)態物(wu)理環境、目標(biao)識(shi)別、探測(ce)變化、感知環境狀(zhuang)態、分析和(he)推薦(jian)根(gen)據(ju)檢測(ce)到(dao)的(de)情(qing)況作(zuo)出(chu)的(de)響(xiang)應，根(gen)據(ju)人(ren)的(de)命令作(zuo)出(chu)的(de)響(xiang)應和(he)在預先授權(quan)的(de)邊界內自(zi)動(dong)(dong)而不被操作(zuo)員干預地執(zhi)行行動(dong)(dong)。

　　這(zhe)類(lei)機(ji)(ji)器(qi)人解決方案的(de)(de)例子包括遙操(cao)作系統(tong)。如(ru)達芬奇(qi)外科手術系統(tong)以及自主的(de)(de)專業機(ji)(ji)器(qi)人，比如(ru)Roomba。隨著(zhu)互(hu)聯網(wang)繼續(xu)發(fa)展，自然(ran)而(er)然(ran)會從遠距離傳感(gan)發(fa)展到遠距離操(cao)作。互(hu)聯網(wang)這(zhe)種向物理世界(jie)的(de)(de)擴(kuo)展將有助于進一步模(mo)糊(hu)通信、計算和服(fu)務之間的(de)(de)界(jie)限，激發(fa)遠距離通信和遙控參(can)與(yu)的(de)(de)應用。更(geng)符合實(shi)際的(de)(de)解決方案將出現，其具備(bei)分布認知(zhi)能(neng)(neng)力(li)并(bing)能(neng)(neng)夠有效利用人類(lei)智能(neng)(neng)。這(zhe)類(lei)解決方案將與(yu)機(ji)(ji)器(qi)人技術結(jie)合，在(zai)實(shi)現自主感(gan)知(zhi)位置的(de)(de)同時，允許(xu)操(cao)作員(yuan)從遠距離根(gen)據需要(yao)通過互(hu)聯網(wang)進行干預。

　　根據(ju)上述內容(rong)，人口老齡化(hua)(hua)將導(dao)致未來勞(lao)動(dong)力短缺(que)。當工(gong)(gong)(gong)人們(men)尋求(qiu)向職業更高層(ceng)級邁進的(de)時候(hou)，需要增(zeng)加底層(ceng)工(gong)(gong)(gong)作的(de)自(zi)動(dong)化(hua)(hua)程度，而做底層(ceng)工(gong)(gong)(gong)作的(de)工(gong)(gong)(gong)人會慢(man)慢(man)變少甚(shen)至消(xiao)失。長期范圍(wei)內實(shi)現完全(quan)自(zi)動(dong)化(hua)(hua)解(jie)決(jue)方(fang)案的(de)挑(tiao)戰會繼(ji)續(xu)因為技術(shu)限制而存在，短期挑(tiao)戰則是(shi)調查(cha)其發(fa)展的(de)需求(qiu)和決(jue)定如何最好地(di)“跨越鴻溝”。即識別(bie)正確的(de)價值(zhi)主張、成(cheng)本的(de)降低(di)、有效(xiao)(xiao)的(de)開發(fa)、有效(xiao)(xiao)的(de)系統(tong)工(gong)(gong)(gong)程過程，決(jue)定如何對(dui)解(jie)決(jue)方(fang)案進行最佳整合，以及如何將科技轉化(hua)(hua)成(cheng)為產品。

　　科學和技(ji)術(shu)挑戰

　　一部分(fen)與(yu)會學者集(ji)中(zhong)討(tao)論并(bing)確定了同前述(shu)幾節應用(yong)和(he)商業化(hua)緊密(mi)相關(guan)的科學與(yu)技(ji)術挑(tiao)戰。本節重點在描述(shu)挑(tiao)戰，并(bing)沒有提出如何解(jie)決這些挑(tiao)戰的路線圖，路線圖梗概將(jiang)在下節中(zhong)提出。

　　移動能力

　　移動能力是(shi)機(ji)器(qi)人(ren)研究中(zhong)的(de)(de)一個(ge)成(cheng)功范例。這種成(cheng)功在許(xu)多現(xian)實環境中(zhong)展示性(xing)能的(de)(de)系統上(shang)均有所體現(xian)，包括博物館導游和DARPA機(ji)車挑戰(zhan)賽以及(ji)城市挑戰(zhan)賽中(zhong)的(de)(de)自主駕駛汽(qi)車。但是(shi)，與會學者(zhe)一致認(ren)為還有大量(liang)重要(yao)的(de)(de)問題仍舊懸而未決。在移動領域找到這些問題的(de)(de)答(da)案將(jiang)對(dui)機(ji)器(qi)人(ren)相關領域實現(xian)自主控制和多用途相當(dang)重要(yao)。

　　與會學者認為三(san)(san)維導(dao)(dao)航是(shi)移動領域(yu)最重要的(de)挑戰之一(yi)。目前(qian)，大多(duo)數(shu)映射(she)定位和(he)導(dao)(dao)航系統都(dou)依賴(lai)于地球的(de)平面(mian)(mian)表(biao)示(shi)，比如(ru)地面(mian)(mian)任務(wu)中(zhong)涉及的(de)街區地圖。但是(shi)，當(dang)機器人應(ying)用的(de)復(fu)雜性增加，且(qie)每天都(dou)有新的(de)機器人部署的(de)情況下，在(zai)未(wei)建(jian)模的(de)缺少控制的(de)擁(yong)擠環境(jing)中(zhong)，這些二維表(biao)示(shi)不足以捕(bu)捉(zhuo)必要的(de)信息(xi)(xi)。因此，對(dui)于支持(chi)導(dao)(dao)航和(he)操作的(de)三(san)(san)維世(shi)(shi)界模型的(de)獲取(qu)將是(shi)非常重要的(de)(見下一(yi)節(jie))。這些三(san)(san)維表(biao)示(shi)不應(ying)當(dang)包(bao)括(kuo)世(shi)(shi)界的(de)幾何布局;相反，地圖一(yi)定要包(bao)含涉及環境(jing)中(zhong)物體及其特征的(de)任務(wu)相關的(de)語義(yi)信息(xi)(xi)。

　　目前(qian)，機器人已經能夠(gou)很好地理(li)解(jie)物理(li)世界(jie)中物體(ti)的(de)位置(zhi)，但(dan)是還不(bu)了(le)解(jie)或很少知(zhi)道物體(ti)是什(shen)么(me)。當(dang)涉及抓取和環境表示(shi)的(de)服務執(zhi)行(xing)移動(dong)功(gong)能時，環境表示(shi)也應(ying)當(dang)包括對(dui)象情景(jing)支(zhi)持(即機器人能用某(mou)個物體(ti)干什(shen)么(me)的(de)信息)。實現語義三維導(dao)航(hang)將(jiang)需要傳感、感知(zhi)、地圖匹配、定(ding)位、對(dui)象識(shi)別(bie)(bie)、情景(jing)支(zhi)持識(shi)別(bie)(bie)和規劃的(de)新方(fang)法。這些(xie)要求中的(de)一些(xie)內容(rong)將(jiang)在后續章節中進行(xing)更(geng)為詳細(xi)的(de)討論(lun)。

　　與會(hui)(hui)學(xue)(xue)者(zhe)提出的(de)一項(xiang)有前途的(de)語義三(san)維映射(she)技術是用(yong)(yong)不同種(zhong)類的(de)傳感器(qi)構造地圖。目前，機(ji)器(qi)人依賴(lai)(lai)高精(jing)度(du)的(de)、基于(yu)激(ji)光測(ce)(ce)量系統或(huo)游戲控制距(ju)離(li)傳感器(qi)，如(ru)微(wei)軟的(de)Kinect或(huo)PrimeSense來獲取環境信息，采(cai)用(yong)(yong)被稱為“SLAM”的(de)映射(she)算法。與會(hui)(hui)學(xue)(xue)者(zhe)提出要脫離(li)激(ji)光測(ce)(ce)量系統，進一步開發“視覺(jue)SLAM”(VSLAM)領域(yu)。這種(zhong)技術依賴(lai)(lai)于(yu)相(xiang)機(ji)(魯棒(bang)性高、低廉、易于(yu)獲得的(de)傳感器(qi))，用(yong)(yong)于(yu)在三(san)維世界中的(de)映射(she)和定位。目前，VSLAM系統已經展(zhan)示出令人印(yin)象深刻(ke)的(de)性能(neng)。因此，與會(hui)(hui)學(xue)(xue)者(zhe)相(xiang)信VSLAM可能(neng)在開發具有充(chong)分信息，且(qie)價(jia)格(ge)承受得起(qi)的(de)三(san)維導航功能(neng)方面發揮重要作用(yong)(yong)。

　　與會學者們對于滿足特定(ding)應用的(de)(de)三(san)維(wei)導(dao)航的(de)(de)額(e)外需(xu)求，即戶(hu)外三(san)維(wei)導(dao)航，也提出(chu)需(xu)要明確處理(li)的(de)(de)一(yi)(yi)系列重(zhong)要挑戰(zhan)。在這(zhe)些挑戰(zhan)中(zhong)存在的(de)(de)事實是(shi)，當前二維(wei)環境表示方式不能(neng)(neng)捕(bu)捉到(dao)戶(hu)外環境的(de)(de)復雜信(xin)息，同(tong)時也不能(neng)(neng)獲取戶(hu)外的(de)(de)光(guang)線條件(jian)，而光(guang)線條件(jian)是(shi)引(yin)起傳感器性能(neng)(neng)變化的(de)(de)因素。與會學者同(tong)時表示，如何在人群中(zhong)實現導(dao)航也是(shi)一(yi)(yi)個重(zhong)要的(de)(de)挑戰(zhan)。

　　操作

　　在(zai)(zai)前(qian)幾章(zhang)中，幾乎(hu)所(suo)有的(de)(de)(de)(de)服務(wu)機(ji)(ji)器人都需要在(zai)(zai)操作(zuo)(zuo)性能(neng)上取(qu)得(de)實(shi)質性進(jin)展。這(zhe)些應(ying)用(yong)(yong)需要機(ji)(ji)器人與(yu)環境(jing)(jing)進(jin)行物理交互，包括開門、拾取(qu)物體、操作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)器和設(she)備等。目前(qian)，自(zi)主(zhu)操作(zuo)(zuo)系統在(zai)(zai)精確工程(cheng)化(hua)(hua)和高(gao)度受控(kong)環境(jing)(jing)中發揮良好，比如工廠(chang)組裝(zhuang)單元，但(dan)對于開放、動態(tai)和未建(jian)模環境(jing)(jing)中的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)和不確定性卻顯得(de)力(li)不從心(xin)。所(suo)以，來自(zi)三個前(qian)沿討論組的(de)(de)(de)(de)與(yu)會學者認為，“自(zi)主(zhu)操作(zuo)(zuo)”是其關鍵領(ling)域。雖然沒有確定具(ju)體的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)進(jin)展方向(xiang)，但(dan)學者們(men)的(de)(de)(de)(de)討論揭示(shi)，大(da)多數已有操作(zuo)(zuo)算法的(de)(de)(de)(de)基(ji)本假(jia)設(she)不能(neng)在(zai)(zai)實(shi)際應(ying)用(yong)(yong)中得(de)到滿足(zu)。無論是否可(ke)能(neng)，適(shi)合(he)開放、動態(tai)，以及未結構化(hua)(hua)應(ying)用(yong)(yong)場(chang)合(he)的(de)(de)(de)(de)抓取(qu)和操作(zuo)(zuo)，應(ying)該(gai)利用(yong)(yong)先驗(yan)知識和環境(jing)(jing)模型。而在(zai)(zai)沒有先驗(yan)知識的(de)(de)(de)(de)情況下，不應(ying)當導致(zhi)災難性的(de)(de)(de)(de)后果。作(zuo)(zuo)為推論，當環境(jing)(jing)模型不存(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)時(shi)候，真正的(de)(de)(de)(de)自(zi)主(zhu)操作(zuo)(zuo)將依(yi)賴(lai)于機(ji)(ji)器人獲(huo)取(qu)足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)(de)、與(yu)任務(wu)相關環境(jing)(jing)模型的(de)(de)(de)(de)能(neng)力(li)。與(yu)大(da)多數強(qiang)調(diao)規劃和控(kong)制的(de)(de)(de)(de)現存(cun)方法比較而言，這(zhe)意味著感知將成(cheng)為自(zi)主(zhu)操作(zuo)(zuo)研(yan)究(jiu)(jiu)日(ri)程(cheng)表中的(de)(de)(de)(de)一個重要的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)問題。

　　與會學者建議，“拾取(qu)和(he)放置”操作(zuo)可以提供(gong)足夠的(de)功能基礎，用(yong)于(yu)許(xu)多目(mu)的(de)明確(que)的(de)應用(yong)操作(zuo)要(yao)求(qiu)。因此(ci)，增加復雜性和(he)通用(yong)性的(de)拾取(qu)和(he)放置操作(zuo)能夠為(wei)自(zi)主操作(zuo)的(de)研究(jiu)工作(zuo)提供(gong)路線和(he)基準。

　　規劃

　　運(yun)動規(gui)(gui)劃(hua)(hua)(hua)領(ling)域的(de)(de)研究在過去十年中(zhong)(zhong)取(qu)(qu)得(de)了長足的(de)(de)進(jin)步，其中(zhong)(zhong)的(de)(de)算法和(he)(he)技術影響了很多(duo)不同的(de)(de)應用(yong)領(ling)域。然而，與會學(xue)者認(ren)為魯(lu)棒(bang)性、動態三維路徑規(gui)(gui)劃(hua)(hua)(hua)仍舊是(shi)(shi)尚未解(jie)決的(de)(de)問(wen)題。涉及該問(wen)題的(de)(de)一(yi)個重要(yao)因素(su)是(shi)(shi)機(ji)器人位置感知的(de)(de)概念(nian)(即(ji)機(ji)器人能采用(yong)“適當(dang)(dang)的(de)(de)”傳感與建模方法進(jin)行(xing)(xing)自主整(zheng)合、交叉，以及集成行(xing)(xing)為規(gui)(gui)劃(hua)(hua)(hua))。“適當(dang)(dang)”是(shi)(shi)指完(wan)整(zheng)和(he)(he)準確的(de)(de)環(huan)(huan)境(jing)模型不能由機(ji)器人實時獲(huo)取(qu)(qu)。相(xiang)反，作(zuo)出關(guan)于對象、環(huan)(huan)境(jing)、感知和(he)(he)機(ji)器人電機(ji)行(xing)(xing)為的(de)(de)推理是(shi)(shi)非常有(you)必要(yao)的(de)(de)。這(zhe)就會導(dao)致規(gui)(gui)劃(hua)(hua)(hua)和(he)(he)運(yun)動規(gui)(gui)劃(hua)(hua)(hua)之間的(de)(de)界限逐漸模糊。要(yao)規(gui)(gui)劃(hua)(hua)(hua)一(yi)個運(yun)動，規(gui)(gui)劃(hua)(hua)(hua)者需(xu)要(yao)協調傳感和(he)(he)任務(wu)施加約束的(de)(de)運(yun)動。要(yao)魯(lu)棒(bang)、可靠地(di)實現任務(wu)目標，規(gui)(gui)劃(hua)(hua)(hua)需(xu)要(yao)考慮任務(wu)環(huan)(huan)境(jing)的(de)(de)支持。這(zhe)意味著，規(gui)(gui)劃(hua)(hua)(hua)者需(xu)要(yao)考慮環(huan)(huan)境(jing)及環(huan)(huan)境(jing)當(dang)(dang)中(zhong)(zhong)對象之間的(de)(de)交互，將其作(zuo)為規(gui)(gui)劃(hua)(hua)(hua)過程的(de)(de)一(yi)部(bu)分(fen)。

　　比如，要(yao)拾起一(yi)(yi)個物體，可能有必要(yao)打開一(yi)(yi)扇門(men)，進入一(yi)(yi)個不同的房間，推(tui)(tui)開椅子到達櫥(chu)柜(ju)，打開櫥(chu)柜(ju)門(men)，推(tui)(tui)開障(zhang)礙(ai)物。在(zai)(zai)這種(zhong)新的規劃(hua)范(fan)式(shi)內，任務以及任務與環境(jing)所形成的約束是關鍵(jian)所在(zai)(zai);“運動(dong)(dong)規劃(hua)”之中的“運動(dong)(dong)”是到達終點的一(yi)(yi)種(zhong)方式(shi)。規劃(hua)過程中考慮的約束來自于目標抓取、運動(dong)(dong)(比如腳(jiao)步邁動(dong)(dong)規劃(hua))、機(ji)構的運動(dong)(dong)學和(he)動(dong)(dong)力學、姿勢約束，以及避障(zhang)，在(zai)(zai)這些(xie)約束下的規劃(hua)需要(yao)機(ji)器人系統具有實時性。

　　機器(qi)人(ren)的(de)(de)運動很容易由傳感(gan)器(qi)的(de)(de)反饋導致(zhi)約(yue)束條件的(de)(de)增加。最明顯(xian)的(de)(de)例子就是(shi)接(jie)觸約(yue)束和(he)(he)避(bi)障。因(yin)此，反饋規(gui)(gui)劃(hua)和(he)(he)控制與(yu)規(gui)(gui)劃(hua)的(de)(de)集成(cheng)是(shi)滿足(zu)與(yu)會學者提出的(de)(de)規(gui)(gui)劃(hua)需(xu)求的(de)(de)重要研(yan)究內容。反饋規(gui)(gui)劃(hua)器(qi)生(sheng)成(cheng)一種(zhong)策略，直(zhi)接(jie)將狀態映射(she)到行為，而不(bu)是(shi)生(sheng)成(cheng)特定路(lu)徑或軌跡。這就保證了傳感(gan)器(qi)、執行器(qi)和(he)(he)模型的(de)(de)不(bu)確定可以通過傳感(gan)器(qi)的(de)(de)反饋得到解(jie)決。

　　在這種情(qing)況下，規劃(hua)復雜性的增(zeng)加要(yao)求(qiu)多種新(xin)方法用于準確理解(jie)任務。在傳統運動規劃(hua)中，起始和終止兩個配(pei)置狀態就能對(dui)任務進行(xing)完全的描述，而現在需要(yao)進行(xing)的規劃(hua)，則需要(yao)面對(dui)更加豐(feng)富的任務形式(shi)、操作任務，以(yi)及(ji)豐(feng)富的環境交互。

　　與(yu)會學者也(ye)認為，我們需要驗證和確認規劃結果的(de)正規方法，并且保證機器人在人群(qun)密集(ji)區的(de)安全(quan)操(cao)作。

　　傳感(gan)和感(gan)知(zhi)

　　對于機器(qi)人的幾(ji)乎(hu)所有方面(mian)來(lai)說，傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)和(he)感(gan)(gan)(gan)(gan)知都具(ju)有相當的重(zhong)要(yao)性，包(bao)括移動、操作、和(he)人機交互。與(yu)會學(xue)者一致認為(wei)，在傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)和(he)感(gan)(gan)(gan)(gan)知方面(mian)的創新將根本(ben)地(di)影響機器(qi)人學(xue)發展(zhan)的速度。

　　與會(hui)(hui)學(xue)者相信，新(xin)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)，包括(kuo)比(bi)當(dang)前傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)更先進(jin)(jin)、更高分辨率，以(yi)及(ji)低成(cheng)本的(de)(de)版本，將成(cheng)為(wei)發(fa)展(zhan)(zhan)更快的(de)(de)領(ling)域。舉例來(lai)說，與會(hui)(hui)學(xue)者認為(wei)在(zai)(zai)抓(zhua)取、移動以(yi)及(ji)稠密(mi)三維數據(ju)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)，包括(kuo)激光(guang)雷達和(he)(he)(he)顏色(se)深度傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)等方面會(hui)(hui)有更大(da)的(de)(de)進(jin)(jin)展(zhan)(zhan)。大(da)范(fan)圍環境場信息(xi)的(de)(de)魯(lu)棒(bang)性和(he)(he)(he)準確性對于(yu)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)的(de)(de)進(jin)(jin)一步發(fa)展(zhan)(zhan)十分關鍵。靈巧抓(zhua)取的(de)(de)進(jin)(jin)展(zhan)(zhan)可能(neng)在(zai)(zai)機(ji)械手用的(de)(de)類皮(pi)膚(fu)(fu)觸(chu)覺傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)和(he)(he)(he)更專業化的(de)(de)用于(yu)短程探(tan)測的(de)(de)深度和(he)(he)(he)外觀傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)等領(ling)域取得(de)。與會(hui)(hui)學(xue)者也討論(lun)了其(qi)他類型(xing)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)，如(ru)(ru)聲(sheng)學(xue)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)和(he)(he)(he)促進(jin)(jin)安全的(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)。這些傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)具有多種形式，比(bi)如(ru)(ru)距(ju)離傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)和(he)(he)(he)溫度傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)檢測人(ren)體的(de)(de)存在(zai)(zai);也有傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)作為(wei)驅動機(ji)構(gou)的(de)(de)一部分，如(ru)(ru)力矩傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)，同時也能(neng)夠探(tan)測機(ji)器(qi)(qi)人(ren)和(he)(he)(he)環境之間難以(yi)預計(ji)的(de)(de)接觸(chu)，布置于(yu)整個機(ji)器(qi)(qi)人(ren)的(de)(de)類皮(pi)膚(fu)(fu)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)也屬(shu)于(yu)此類。

　　傳感器的(de)(de)(de)數據需(xu)(xu)(xu)要(yao)采用近(jin)乎實時(shi)的(de)(de)(de)方式進行處(chu)理和(he)(he)(he)分析，由于復(fu)雜和(he)(he)(he)高(gao)度動(dong)態變化的(de)(de)(de)外在(zai)環(huan)境(jing)受多種因素影(ying)響(包括晝(zhou)夜(ye)的(de)(de)(de)差(cha)別、霧、霾、刺(ci)眼的(de)(de)(de)陽光等(deng))，需(xu)(xu)(xu)要(yao)提供能長(chang)期自適應感(gan)知的(de)(de)(de)方法(fa)(fa)。與會學(xue)者認為(wei)，高(gao)層次物(wu)體建模(mo)(mo)、探測和(he)(he)(he)識(shi)(shi)別、改(gai)進的(de)(de)(de)場景理解(jie)，以及(ji)改(gai)進的(de)(de)(de)探測人類行為(wei)和(he)(he)(he)意圖，需(xu)(xu)(xu)要(yao)使用多模(mo)(mo)式信息(xi)，如聲(sheng)音、三維(wei)距離(li)數據、RGB圖像和(he)(he)(he)觸覺數據的(de)(de)(de)集成算法(fa)(fa)。同時(shi)，他們認為(wei)任(ren)務(wu)定制的(de)(de)(de)算法(fa)(fa)(即整合(he)規劃算法(fa)(fa)與考慮動(dong)力學(xue)物(wu)理約(yue)束的(de)(de)(de)算法(fa)(fa))是最(zui)為(wei)迫切需(xu)(xu)(xu)要(yao)的(de)(de)(de)。舉例來(lai)說，關(guan)聯識(shi)(shi)別的(de)(de)(de)新算法(fa)(fa)對于在(zai)有人環(huan)境(jing)執行復(fu)雜抓取任(ren)務(wu)非(fei)常重要(yao)，在(zai)機(ji)器人感(gan)知算法(fa)(fa)中創(chuang)造(zao)位(wei)置感(gan)知的(de)(de)(de)環(huan)境(jing)模(mo)(mo)型也相當重要(yao)。

　　體系(xi)結構、認知能力(li)

　　關(guan)于移(yi)動、操作、規劃和(he)感(gan)知等主題(ti)(ti)的(de)(de)討論揭示(shi)了這(zhe)些(xie)(xie)問題(ti)(ti)不能(neng)被單獨解(jie)決，而必須(xu)考慮到他們之間(jian)的(de)(de)內在(zai)關(guan)聯。一(yi)個系統(tong)如(ru)何工(gong)程化，有(you)效(xiao)地(di)整合(he)來自不同(tong)領域的(de)(de)特定(ding)技巧，實現(xian)安全、穩定(ding)、與(yu)任務關(guan)聯，甚至是智能(neng)的(de)(de)行為，仍舊(jiu)是機器(qi)人(ren)領域非常重要(yao)的(de)(de)開(kai)放(fang)性(xing)問題(ti)(ti)。在(zai)體(ti)系、認知和(he)編程范式的(de)(de)名義(yi)下，以方法論甚至哲學觀點的(de)(de)多(duo)樣(yang)性(xing)，開(kai)展面(mian)向上述(shu)目標的(de)(de)研究(jiu)，反映出了機器(qi)人(ren)研究(jiu)群體(ti)對于如(ru)何處理(li)這(zhe)些(xie)(xie)挑戰，缺乏足夠(gou)的(de)(de)理(li)解(jie)。觀點的(de)(de)多(duo)樣(yang)性(xing)也反映出當前解(jie)決這(zhe)些(xie)(xie)問題(ti)(ti)工(gong)具的(de)(de)多(duo)樣(yang)性(xing)，比(bi)如(ru)模(mo)仿學習(xi)，以及所謂(wei)的(de)(de)“認知體(ti)系顯式編程”。一(yi)些(xie)(xie)與(yu)會學者感(gan)覺(jue)到，要(yao)實現(xian)期(qi)望的(de)(de)結(jie)果(guo)，可能(neng)需要(yao)將這(zhe)些(xie)(xie)方面(mian)的(de)(de)知識(shi)與(yu)技術進行結(jie)合(he)。

　　面向(xiang)解決生成(cheng)魯(lu)棒自主行為(wei)的首要問題(ti)的經(jing)典方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)之一，是傳感/計(ji)劃(hua)/行為(wei)環(huan)，通(tong)常由現代控制系統實現。在過去(qu)幾十(shi)年中(zhong)，當傳感/計(ji)劃(hua)/行為(wei)環(huan)成(cheng)為(wei)機器人研究的常用方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)時(shi)，一些與會學者(zhe)認為(wei)，一些新方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)將從上述最簡單(dan)的方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)中(zhong)誕生。可能的替代方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)是多層(ceng)嵌(qian)入或分層(ceng)循(xun)環(huan)結構與行為(wei)基本方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)，多種方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)的組合有(you)可能成(cheng)為(wei)全新的方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)。

　　所有(you)與會學(xue)者一致認為本領(ling)域的調查需要對自主機器人相關(guan)研究(jiu)給予密切(qie)的關(guan)注。

　　人-機交互(HRI)

　　如果要(yao)(yao)實現(xian)(xian)移動機器(qi)人(ren)和靈巧(qiao)機器(qi)人(ren)在有(you)人(ren)環境與(yu)人(ren)共存和協(xie)作(zuo)，那么就(jiu)需要(yao)(yao)人(ren)機交(jiao)互(hu)領域(yu)取得重要(yao)(yao)的(de)進展。這些人(ren)機交(jiao)互(hu)也將成為方法論的(de)重要(yao)(yao)部分(fen)，以實現(xian)(xian)機器(qi)人(ren)行為的(de)魯棒性(xing)。機器(qi)人(ren)可(ke)以通過與(yu)人(ren)類的(de)交(jiao)互(hu)來學習新技能，但不論在何種條件(jian)下，機器(qi)人(ren)都應該知道(dao)與(yu)人(ren)通信的(de)特性(xing)和要(yao)(yao)求。

　　除(chu)了討論通(tong)(tong)信(xin)模式(語(yu)言的(de)(de)、非語(yu)言的(de)(de)、手勢及(ji)面部表(biao)情等(deng))，與(yu)(yu)會學者確定(ding)了一(yi)系列研(yan)究問題，包括社(she)交(jiao)關(guan)系、表(biao)情(識(shi)別、表(biao)示(shi)、社(she)交(jiao)表(biao)情識(shi)別與(yu)(yu)建模)、肯定(ding)及(ji)信(xin)任。對人(ren)機(ji)通(tong)(tong)信(xin)多方面的(de)(de)理(li)解(jie)應(ying)該(gai)導致(zhi)人(ren)與(yu)(yu)機(ji)器人(ren)之間交(jiao)互(hu)的(de)(de)自動建構，機(ji)器人(ren)系統能(neng)夠依據任務與(yu)(yu)人(ren)類管(guan)理(li)者之間交(jiao)互(hu)的(de)(de)改變(bian)，而(er)對自己的(de)(de)行動作(zuo)出(chu)調(diao)整。

　　朝向(xiang)這些目標的(de)進步(bu)依賴于有(you)效的(de)輸(shu)入設(she)備和直觀(guan)的(de)用戶(hu)界(jie)面。與會學(xue)者提議開發多種平(ping)臺用于研究(jiu)HRI，包括仿人機(ji)器人、移動操作(zuo)平(ping)臺、外骨骼，以及運載器。與會學(xue)者確定了(le)一(yi)種設(she)計(ji)/建(jian)(jian)(jian)造(zao)/部署循環。其中，設(she)計(ji)過(guo)程應該(gai)考(kao)慮來(lai)自相(xiang)關群(qun)體的(de)輸(shu)入，包括基本(ben)研究(jiu)群(qun)體和終端(duan)用戶(hu)。建(jian)(jian)(jian)造(zao)過(guo)程應該(gai)整合(he)大量研究(jiu)線索，使其成為一(yi)個(ge)系統(tong)。此系統(tong)中存在(zai)著工業(ye)合(he)作(zuo)和技術轉移的(de)機(ji)會。最后，整合(he)的(de)系統(tong)將部署在(zai)真實(shi)的(de)環境(jing)(jing)中。與會學(xue)者提出了(le)機(ji)器人城市(shi)的(de)概(gai)念(見(jian)下(xia)一(yi)子節)，將其作(zuo)為一(yi)種前(qian)瞻性的(de)方法，在(zai)現實(shi)世(shi)界(jie)環境(jing)(jing)中評估HRI。這一(yi)循環通過(guo)整合(he)終端(duan)用戶(hu)反饋(kui)和下(xia)一(yi)設(she)計(ji)/建(jian)(jian)(jian)造(zao)/部署循環的(de)迭(die)代實(shi)驗設(she)計(ji)構(gou)成閉環。

　　研究架構

　　與(yu)會學者強烈地(di)感受到，面向(xiang)確定科學目(mu)標(biao)(biao)的(de)(de)(de)快速進展(zhan)將(jiang)嚴重依(yi)賴(lai)于研究基(ji)礎(chu)設施的(de)(de)(de)普及(ji)程度(du)(du)(包括硬件(jian)和軟(ruan)(ruan)件(jian))。要(yao)解(jie)決上述研究挑戰，有(you)必(bi)要(yao)構建機器(qi)(qi)人平(ping)(ping)(ping)臺(tai)，組合(he)多種(zhong)高級(ji)且具(ju)有(you)交互性(xing)的(de)(de)(de)機械構件(jian)，提供足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)移動、操作(zuo)及(ji)傳感的(de)(de)(de)能力。這(zhe)(zhe)些平(ping)(ping)(ping)臺(tai)將(jiang)通過許(xu)多獨立開發的(de)(de)(de)，但相(xiang)互關(guan)聯的(de)(de)(de)操作(zuo)及(ji)軟(ruan)(ruan)件(jian)進行控制。最終(zhong)，這(zhe)(zhe)些集(ji)成(cheng)機器(qi)(qi)人平(ping)(ping)(ping)臺(tai)一定會超過一般獨立研究群體那種(zhong)容易設計、開發、測試和維護的(de)(de)(de)復(fu)雜度(du)(du)。缺少軟(ruan)(ruan)硬件(jian)平(ping)(ping)(ping)臺(tai)的(de)(de)(de)標(biao)(biao)準(zhun)化(hua)也可能會導致一些研究成(cheng)果的(de)(de)(de)碎(sui)片化(hua)，影響評估的(de)(de)(de)有(you)效(xiao)性(xing)，以及(ji)發表成(cheng)果的(de)(de)(de)難(nan)度(du)(du)，以及(ji)不必(bi)要(yao)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)程與(yu)集(ji)成(cheng)工(gong)(gong)作(zuo)的(de)(de)(de)重復(fu)。

　　要克(ke)服這(zhe)些(xie)挑戰，與(yu)會學者提(ti)議，協調領域(yu)內的(de)研究工(gong)作，進行(xing)軟硬(ying)件(jian)系(xi)統(tong)(tong)開(kai)(kai)發(fa)(fa)(fa)。這(zhe)些(xie)工(gong)作應該包括開(kai)(kai)發(fa)(fa)(fa)一個開(kai)(kai)放(fang)的(de)實驗平(ping)臺，一方(fang)(fang)面(mian)(mian)使該平(ping)臺能(neng)夠以低成本支持(chi)廣泛(fan)的(de)研究項目，另(ling)一方(fang)(fang)面(mian)(mian)可(ke)以保(bao)證研究群(qun)體(ti)之間技術(shu)和(he)軟件(jian)的(de)重復使用。例如(ru)ROS，一個由(you)WillowGarage開(kai)(kai)發(fa)(fa)(fa)的(de)機器(qi)人(ren)操(cao)作系(xi)統(tong)(tong)。該系(xi)統(tong)(tong)能(neng)保(bao)證代碼的(de)重復使用，并提(ti)供普(pu)通(tong)操(cao)作系(xi)統(tong)(tong)能(neng)提(ti)供的(de)服務，比如(ru)底層設備控制、通(tong)用功能(neng)的(de)共用、任務之間的(de)消息傳遞等(deng)。在(zai)理想情(qing)況(kuang)下，這(zhe)種平(ping)臺可(ke)以通(tong)過物理模擬(ni)軟件(jian)的(de)方(fang)(fang)式(shi)支持(chi)算(suan)法的(de)早期開(kai)(kai)發(fa)(fa)(fa)和(he)測試，而不(bu)用在(zai)研究人(ren)員的(de)安全與(yu)硬(ying)件(jian)系(xi)統(tong)(tong)之間進行(xing)折中。開(kai)(kai)發(fa)(fa)(fa)工(gong)作也能(neng)從機器(qi)人(ren)整合開(kai)(kai)發(fa)(fa)(fa)環(huan)境(IDEs)中獲益(yi);這(zhe)些(xie)IDEs增強(qiang)了軟件(jian)開(kai)(kai)發(fa)(fa)(fa)的(de)模態(tai)，因而有助于代碼復用和(he)文(wen)檔工(gong)作。

　　與(yu)(yu)會學者注(zhu)意到(dao)，機(ji)(ji)器(qi)人研(yan)究(jiu)幾(ji)乎沒有(you)做(zuo)過(guo)非常(chang)(chang)徹底的(de)(de)(de)(de)評(ping)估，也沒有(you)通過(guo)任(ren)何定義(yi)明確的(de)(de)(de)(de)、可重(zhong)復實(shi)(shi)驗的(de)(de)(de)(de)測(ce)試。在(zai)其他領(ling)域，比如機(ji)(ji)器(qi)視覺，由于有(you)公共數(shu)(shu)據庫，有(you)助于給出在(zai)多(duo)種(zhong)算法和系統之(zhi)間(jian)相(xiang)對(dui)客觀的(de)(de)(de)(de)比較。因(yin)此與(yu)(yu)會學者建議，要建立并擴(kuo)大實(shi)(shi)驗數(shu)(shu)據庫，將(jiang)其作為本(ben)領(ling)域的(de)(de)(de)(de)基準。然而，由于機(ji)(ji)器(qi)人研(yan)究(jiu)集(ji)中于機(ji)(ji)器(qi)人和環境之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理交(jiao)互(hu)，電子數(shu)(shu)據集(ji)不足，應(ying)該通過(guo)由物(wu)理實(shi)(shi)體構(gou)成的(de)(de)(de)(de)特定技(ji)巧標準以(yi)獲得補充，比如一(yi)(yi)些現(xian)成的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)體可以(yi)作為抓取研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)基準。進一(yi)(yi)步來說，整(zheng)個基準環境應(ying)該對(dui)開(kai)發(fa)、評(ping)估、以(yi)及與(yu)(yu)特定應(ying)用和實(shi)(shi)施進行比較。這樣的(de)(de)(de)(de)環境應(ying)該涵(han)蓋(gai)大尺度(du)和復雜性，從簡單的(de)(de)(de)(de)工(gong)作臺(辦公桌或者吧(ba)臺)到(dao)整(zheng)個房間(jian)、一(yi)(yi)棟房屋(wu)，以(yi)至整(zheng)個街(jie)區(qu)(qu)。討論(lun)中提出了(le)機(ji)(ji)器(qi)人城市(shi)的(de)(de)(de)(de)概(gai)念：一(yi)(yi)個常(chang)(chang)規的(de)(de)(de)(de)市(shi)區(qu)(qu)環境，所有(you)居(ju)(ju)民(min)都是實(shi)(shi)驗的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)部分，同(tong)時他們也能(neng)夠(gou)輔助評(ping)估過(guo)程，涵(han)蓋(gai)有(you)關居(ju)(ju)民(min)日(ri)常(chang)(chang)應(ying)用環境足夠(gou)需(xu)求的(de)(de)(de)(de)定義(yi)。

　　目前(qian)，許多提議的(de)(de)工(gong)作(zuo)和軟硬件整合的(de)(de)工(gong)作(zuo)都不在現有(you)的(de)(de)基金支(zhi)持項(xiang)目之內。與會學(xue)者認為，根據此次會議的(de)(de)討(tao)論結果進(jin)行相關政策調(diao)整是有(you)必要的(de)(de)，可(ke)以保證研究基礎設(she)施的(de)(de)供給(gei)不會成為日常環境中運行的(de)(de)機器人系統(tong)發展的(de)(de)瓶頸。

　　機械硬件

　　安(an)全(quan)是機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)工作在有人(ren)環境(jing)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)一(yi)個關(guan)鍵因(yin)素。本(ben)質上講，安(an)全(quan)的(de)(de)(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)使人(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)交(jiao)互可(ke)(ke)以(yi)順利開展(zhan)(zhan)，同時(shi)增加機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)技術在日常生(sheng)(sheng)活(huo)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)接受程度。因(yin)此，與(yu)會(hui)學者認為(wei)具(ju)有更(geng)(geng)高力(li)量重(zhong)(zhong)力(li)比，本(ben)質更(geng)(geng)安(an)全(quan)的(de)(de)(de)電機(ji)(ji)(ji)(ji)和執行(xing)機(ji)(ji)(ji)(ji)構(gou)(gou)(gou)將(jiang)代表一(yi)種(zhong)(zhong)重(zhong)(zhong)要的(de)(de)(de)科技創新。對于(yu)這(zhe)(zhe)類(lei)機(ji)(ji)(ji)(ji)構(gou)(gou)(gou)，柔性(xing)將(jiang)是一(yi)種(zhong)(zhong)令人(ren)期待的(de)(de)(de)屬性(xing)。柔性(xing)是指執行(xing)機(ji)(ji)(ji)(ji)構(gou)(gou)(gou)具(ju)有這(zhe)(zhe)樣的(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)(zhong)能力(li)，其(qi)能夠根據接觸外(wai)界(jie)環境(jing)時(shi)反作用(yong)力(li)的(de)(de)(de)大小調整自身行(xing)為(wei)。這(zhe)(zhe)些反作用(yong)力(li)由于(yu)任務(wu)不同而(er)(er)發生(sheng)(sheng)變化。這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)機(ji)(ji)(ji)(ji)構(gou)(gou)(gou)保證了安(an)全(quan)操作，尤(you)其(qi)是在與(yu)人(ren)交(jiao)互時(shi)的(de)(de)(de)安(an)全(quan)性(xing)。同時(shi)還能保證與(yu)外(wai)界(jie)接觸時(shi)的(de)(de)(de)柔性(xing)、魯棒性(xing)，以(yi)及行(xing)動的(de)(de)(de)有效性(xing)。進一(yi)步來說，能量效率對于(yu)許多應用(yong)而(er)(er)言是關(guan)鍵考慮因(yin)素之(zhi)一(yi)。戶外(wai)環境(jing)經常展(zhan)(zhan)現高度變化的(de)(de)(de)地形屬性(xing)，而(er)(er)戶外(wai)可(ke)(ke)能包括樓梯(ti)(ti)、梯(ti)(ti)子、坡道(dao)、自動扶梯(ti)(ti)或電梯(ti)(ti)。

　　高度靈巧的(de)(de)和(he)(he)便(bian)于控制的(de)(de)機(ji)(ji)(ji)械手是一(yi)個(ge)重要的(de)(de)研(yan)究領域。機(ji)(ji)(ji)械抓(zhua)取和(he)(he)操作的(de)(de)進(jin)展與新型手機(ji)(ji)(ji)構的(de)(de)開發密切(qie)相關(guan)。與此同時(shi)，與會學者感(gan)覺當前機(ji)(ji)(ji)械手的(de)(de)潛(qian)能并(bing)未通(tong)過現(xian)存(cun)的(de)(de)抓(zhua)取和(he)(he)操作算法得到充分挖(wa)掘。因此，可以想象(xiang)，許多令(ling)人感(gan)興(xing)趣的(de)(de)和(he)(he)相關(guan)的(de)(de)應用(yong)可以通(tong)過現(xian)有的(de)(de)抓(zhua)取和(he)(he)操作硬件解決。

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