近日，美國的150多位學界和產業(yè)界的專家共同完成了一份《美國機器人路線圖》報告，用來幫助國會搞清楚如何分配基金、鼓勵創(chuàng)新、保證人類安全，最重要的是如何保證美國的全球領導地位。

美國機器人路線圖首份報告發(fā)布于2009年，當時啟發(fā)了奧巴馬政府在2011年啟動《國家機器人計劃》。今年的版本更為詳盡，包含了更詳細的技術建議，全部內容大約有100多頁。機器之心對此報告的執(zhí)行摘要進行了編譯，對機器人發(fā)展感興趣的讀者可點擊閱讀原文下載完整版報告。

機器人行業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了50年歷程，我們使用機器人去完成那些骯臟、無趣或危險的工作已經(jīng)有半個世紀之久。在這段時間里，工業(yè)形勢獲得了很大改變，機器人從輔助機械發(fā)展到自動駕駛汽車，環(huán)境監(jiān)測和太空探測器。信息技術的力量已經(jīng)滲透進了所有行業(yè)。機器人的應用是一個新的產業(yè)革命，如今我們不僅擁有平板電腦，手機，計算機，而且擁有各種機器系統(tǒng)，它們可以幫助我們完成家務，工作，進行休閑活動。

說到過去的機器人，我們總會想到巨大的機械輔助系統(tǒng)。隨著計算機硬件的不斷發(fā)展，現(xiàn)代的用戶界面和傳感器已經(jīng)允許新的機器人去做以前無法想象的事了。技術的融合催生了產業(yè)革命，機器人技術開始進入人們的日常生活。

九年以前，亞特蘭大的機器人科學和系統(tǒng)會議（RSS）啟動了制定綜合路線圖的過程。在計算社區(qū)聯(lián)盟（CCC）的幫助下，來自工業(yè)界和學界的120人團隊開始制定路線圖。這份路線圖于2009年5月提交給國會和政府機構。催生了國家機器人計劃（NRI）的創(chuàng)建，它是NSF，NASA，USDA和NIH共同努力的結果。NRI于2011年啟動，最近的剛剛度過成立的第五年。在2013年，NSF和CCC的制定了路線圖的修訂版。

在過去幾年中，我們在制造業(yè)，醫(yī)療應用、無人駕駛汽車和無人機上的機器人技術，以及監(jiān)視系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，顯示器和基礎計算等核心技術方面取得了巨大的進步。所有這些促成了本次路線圖的更新。在NSF的支持下，8月22和23日在俄勒岡州波特蘭舉行了兩次研討會，9月21至22日，另一次研討會在亞特蘭大舉行。來自學術界和研究機構的50位專家們審查了2013年路線圖，并評估了近期發(fā)展情況，為路線圖的更新進行了探討。

本文件概述了目前社會在發(fā)展中的機遇，亟待解決的問題，同時介紹了美國政府為保持機器人產業(yè)領先地位所做的努力。美國將繼續(xù)支持創(chuàng)新研究，并會把最新技術規(guī)范在法律框架下，以確保這些技術被合理地應用。

主要發(fā)現(xiàn)

在過去五六年中，美國制造業(yè)出現(xiàn)了60萬個新增崗位。而在同一時期，我們發(fā)現(xiàn)工業(yè)機器人在工業(yè)中應用的比例也有了很大的提高。過去三年中的每個季度，機器人的銷售量都在創(chuàng)造新的記錄，美國從未有過如此數(shù)量的機器人。

最主要的新增長點在于與人協(xié)作的協(xié)作機器人。協(xié)作系統(tǒng)的新標準（ISO10218andISO/TS15066）提供了一個框架，為如何設計這些用于不同任務的系統(tǒng)提供了幫助。

隨著技術的發(fā)展，傳感器和處理器變得更加高效，機器人工業(yè)出現(xiàn)了產業(yè)革命，產品變得更加靈活，易于操作。但是，機器人的設計應用和部署仍然相對簡單。目前業(yè)界仍然缺乏使用現(xiàn)代設計，部署更多傳感器，更加靈活的機器人系統(tǒng)，以供未經(jīng)訓練的人使用。人機交互系統(tǒng)仍需要進一步發(fā)展。機器人操作系統(tǒng)中的主要限制在于缺乏靈活的抓握機構，這導致目前的機器人還不能在日常生活中廣泛應用。我們需要對材料，集成傳感器和計劃/控制方法進行新的研究，以使機器人能夠達到接近人類幼兒的靈活性。

機器人的應用并不僅限于制造業(yè)，物流行業(yè)也在新技術的發(fā)展中受益。電子商務每年的增長率超過40%，AmazonExpress，UberFood等新服務層出不窮，這些商務模式都是新技術出現(xiàn)的產物。最近我們看到UPS正在試驗用無人車輛進行最后一英里包裹配送。為了實現(xiàn)每天上百萬件物品的配送，人們需要穩(wěn)健靈活的機械臂，同時也需要自動平臺能夠在倉庫中以每小時30英里的速度穿行。這些應用要求研究者對多機器人協(xié)調系統(tǒng)投入研發(fā)力量，構建先進的的計算機視覺識別和建模系統(tǒng)。其他的專業(yè)服務，如辦公室和商店的清理系統(tǒng)正在緩慢地發(fā)展，商店貨架的擺放對于機器人來說是一項十分復雜的任務?；A導航系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)，但這方面的主要挑戰(zhàn)是構建長期無需人類監(jiān)視的自動系統(tǒng)。大多數(shù)此類專業(yè)系統(tǒng)仍然沒有良好的用戶界面，不能被非專業(yè)人士掌握。

在家用市場中，銷售最多的產品是吸塵和地板清潔機器人。最近我們看到了家庭伴侶機器人的出現(xiàn)。這其中包含遞送物品的機器人，和輔助教育兒童的機器人。伴侶機器人的風潮即將出現(xiàn)，幾乎所有此類系統(tǒng)都只能完成有限的一些任務。如果我們想要讓兒童接受真正的教育，讓老人在家中能夠獨立生活，伴侶機器人仍需要在情景意識，穩(wěn)定性和服務種類方面有更大突破。

新一代的自動駕駛系統(tǒng)已經(jīng)應用于汽車，飛機，水下和空間探測器中。人類駕駛員每1億英里出現(xiàn)一次致命事故，而自動駕駛汽車距離這樣的安全記錄還相去甚遠。對于航空系統(tǒng)而言，民用空域的重新規(guī)劃是重要問題，但無人機確實為運輸，環(huán)境監(jiān)測等工作創(chuàng)造了新方式。在太空探索領域，主要的挑戰(zhàn)是從遙遠的行星上獲取樣品，并把它們帶回地球。這些任務要求機器系統(tǒng)能被人類操作者靈活掌控。

工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中出現(xiàn)的新標準將幫助我們獲得便宜普及的通信機制，應用更多分布式計算和智能系統(tǒng)的新架構。物聯(lián)網(wǎng)將會塑造更加智能化的體驗環(huán)境，新的機器人系統(tǒng)會在用戶體驗方面有很大提高。設計這種復雜的系統(tǒng)，保證它穩(wěn)定，可擴展和高交互性非常重要，我們已經(jīng)看到新的方法和系統(tǒng)設計進入應用范圍，機器人的宏觀概念和基本行為都會得到改觀。

我們看到了將新系統(tǒng)引入日常生活和工作中的趨勢，與此同時，員工培訓也在變得越來越重要。新的勞動力培訓需要在所有層面上展開，從初高中教育到技校，最后到各類學院。這些訓練不能僅僅停留在學校里，也不能僅僅覆蓋年輕人，它需要深入社會的每一個角落。它是新技術造福人類的前提。

最后我們還要考慮將新技術納入美國現(xiàn)有的法律框架中，以保證這些技術不會存在風險，讓機器人在日常生活中能夠真正成為我們的伙伴。

路線圖文檔

該路線圖包含的章節(jié)針對機器人技術的不同使用案例，包括制造業(yè)轉型、下一代消費者和專業(yè)服務、醫(yī)療保健、公共安全、地質探索等等。這些領域的每一個都在獨立的章節(jié)中進行了詳細的分析。隨后的一章節(jié)對整個領域做了一個整體研究路線圖。有些章節(jié)關注勞動力開發(fā)，法律道德問題的探討，使用這些技術的經(jīng)濟環(huán)境。最后一章節(jié)討論了用主要共享基礎設施來幫助機器人研究。