机器人产业发展的新“蓝海”:服务机器人

这场革命必将与个人电脑一样,彻底改变这个时代的生活方式。”这番言论正逐渐被证实,在机器人不断占领了工业流水线和战场之后,服务型机器人也开始走进我们的家庭生活。伴随着工业机器人的发展,服务机器人也悄无声息地进入了人类生活,并带来了各种实实在在的贴心服务。服务机器人好比是30年前的电脑、15年前的手机,未来将走进千家万户。服务机器人随着技术进步、人工替代需求的逐步提升,其数量未来将超过人类,市场需求量可能以“亿”为单位。据报导,服务机器人这一未来世界的“新物种”,爆发点正在临近。

专家预测,机器人产业作为继汽车、计算机之后出现的新的大型的高技术产业已经开始发展起来。有专家学者把工业机器人称为“今天产业”,而把服务机器人称为“明天产业”。

整个服务机器人产业建立于三大核心技术模块:人机交互及识别模块、环境感知模块和运动控制模块。依托于这三大模块,机器人有基础的硬件:电池模组、电源模组、主机、存储器、专用芯片等,还有操作系统ROS、Linux、安卓等。由硬件和操作系统构成机器人整机,整合基础硬件、系统、算法、控制元件,形成满足一定行走能力和交互能力的机器人整机;在此基础上形成各种基础应用开发,基于机器人操作系统开发的控制类APP、管理员APP和各类应用程序APP等;产生的数据将有群组服务、云服务和大数据服务等。

智能机器人三大核心技术模块:感知+交互+运控

服务机器人的交互能力、感知能力和运动能力对应三大模块。交互模块包括语音识别、语义识别、语音合成、图像识别等,相当于人的大脑;感知模块借助于各种传感器、陀螺仪、激光雷达、相机、摄像头等,相当于人的眼、耳、鼻、皮肤等;运控模块包括舵机、电机、芯片等。

服务机器人的各个细分模块中,语音模块的重要性和成熟度均最高,语义模块是目前的突破重点,运控模块相对重要性最弱。服务机器人三大模块可以继续细分为语音模块、语义模块、图像模块、感知模块、运控模块和芯片模块。重要性排序依次为:语音模块、语义模块、芯片模块、图像模块、感知模块、运控模块;成熟度重要性排序依次为:语音模块、图像模块、运控模块、感知模块、语义模块、芯片模块。

从技术储备上来看,人工智能是核心。目前的技术储备方面,只有语音和OCR领域具备一定的成熟度。语音和OCR领域已发展接近20年,在某些特定场景和行业已经有了一定的数据基础。其他的技术包括图像识别、语义分析都还处于很早期的阶段,而语音领域是目前已知的平台类企业中最大的板块。

服务机器人多场景特征,多模态交互融合是关键

从第一代以鼠标和键盘的交互方式为特点的PC互联网,到第二代以触屏、GPS等交互方式为特点的移动互联网,再到今天以多模态人机交互方式为特点的第三代互联网,服务机器人产业的底层逻辑就是人机交互方式的发展和演变。

随着语音交互、视觉图像交互、动作交互、脑电波交互等多模态人机交互技术的逐步发展和成熟,这些第三代人机交互方式将会深层次地改变我们日常生活的应用场景;同时,一场第三代互联网的主流终端模式和服务内容入口的竞争也在同步进行。

什么是多模态交互?多模态融合了视觉、听觉、触觉以及嗅觉等交互方式,其表达效率和表达的信息完整度要优于传统单一的交互模式。人机交互是服务机器人场景化不可或缺的环节。传统的交互模式中,大多是单一单向的交互方式。人机对话中,尤其是多轮人机对话,涉及到语音理解、语义分析、情感分析、动作捕捉等多个维度。

服务机器人技术在本质上与其他类型的机器人相似

服务机器人的主要技术包括:

智能控制:主要包括模糊控制、神经网络、进化计算等,正渐趋成熟的控制思想。

环境感知传感器和信号处理方法:多传感器信息融合技术的基本原理就像人脑综合处理信息的过程一样,它充分地利用多个传感资源,通过对各种传感器及其观测信息的合理支配与使用,将各种传感器在空间和时间上的互补与冗余信息依据某种优化准则组合起来,产生对观测环境的一致性解释和描述,多传感器信息融合技术按照数据的抽象层次分类可分为数据层融合、特征层融合和决策层融合三种。

导航与定位:在服务机器人系统中,自主导航是一项核心技术,是机器人研究领域的重点和难点问题。即把人工神经网络控制和多传感器融合技术相结合,用于服务机器人的导航定位系统。

路径规划:路径规划就是指在服务机器人工作空间中找到一条从起始状态到目标状态且可以避开障碍物的路径。路径规划方法大致可以分为传统方法和智能方法:传统路径规划方法主要有以下几种:自由空间法、图搜索法、栅格解耦法、人工势场法,在这几种方法中,人工势场法是传统算法中较成熟且高效的规划方法,它通过环境势场模型进行路径规划,但是没有考察路径是否最优;智能路径规划方法是将遗传算法、模糊逻辑以及神经网络等人工智能方法应用到路径规划中,来提高机器人路径规划的避障精度,加快规划速度,满足实际应用的需要。

据相关专家估计,在现在和未来,将会是智能科技与服务机器人爆发的时代,是一场真正变革的到来。2015年被业内称为“服务机器人的元年”,服务机器人技术越来越成熟,成本越来越低,资本的大量涌入导致机器人越来越快地进入到人们的生活之中。服务机器人作为机器人家族中的年轻成员,倏然成为业内新宠。

有关专家分析认为:“谁占据了机器人产业的制高点,谁就能赢得未来制造业的主动权!”那么当前,机器人产业的制高点是什么呢?正是服务机器人的爆发。服务机器人爆发点临近风口已经来临。未来每个人都需要的助手,这将会迎来服务机器人发展的革命风暴!

—中国自动化学会专家询问工作委员会 孙柏林

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