2018年至2019年機器人十大新興應(yīng)用領(lǐng)域

導(dǎo)讀

8月19日，世界機器人大會勝利閉幕。會上，世界機器人大會專家委員會委員王田苗發(fā)布《機器人十大新興應(yīng)用領(lǐng)域2018-2019研究報告》。十大新興應(yīng)用領(lǐng)域分別為倉儲和物流機器人、消費品加工制造、外科手術(shù)機器人、樓宇和室內(nèi)配送、智能伴侶與情感交互、復(fù)雜環(huán)境與特殊對象的專業(yè)清潔、城市應(yīng)急安防、影視娛樂拍攝與制作、能源與礦產(chǎn)開采、國防與軍事。

8月19日，2018世界機器人大會勝利閉幕，閉幕式上中國電子學(xué)會發(fā)布了《發(fā)布機器人十大新興應(yīng)用領(lǐng)域（2018-2019年）》。當前，全球正在經(jīng)歷科技、產(chǎn)業(yè)、資本高度耦合、深度迭加的新一輪變革，在信息、材料、制造、能源等領(lǐng)域競相出現(xiàn)重大突破。尤其是互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能的迅猛發(fā)展，為機器人創(chuàng)新變革提供了重要動力，大量新技術(shù)、新產(chǎn)品、新模式持續(xù)涌現(xiàn)，在更為深入地支撐制造業(yè)提質(zhì)增效，重塑實體經(jīng)濟核心競爭力的同時，也進一步促進人類生活方式改善，有效提升人類福祉。

基于此，結(jié)合國家政策布局與市場實踐動向，中國電子學(xué)會調(diào)研走訪了一批在機器人領(lǐng)域具備領(lǐng)先水平和特色優(yōu)勢的骨干企業(yè)，組織拜訪了來自于知名高校、研究機構(gòu)的機器人相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者，系統(tǒng)梳理了權(quán)威智庫和知名戰(zhàn)略咨詢公司的最新報告，根據(jù)近年來機器人科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢，篩選出2018年至2019年機器人十大新興應(yīng)用領(lǐng)域，具體如下。

一、倉儲及物流

倉儲及物流行業(yè)歷來具有勞動密集的典型特征，自動化、智能化升級需求尤為迫切。近年來，機器人相關(guān)產(chǎn)品及服務(wù)在電商倉庫、冷鏈運輸、供應(yīng)鏈配送、港口物流等多種倉儲和物流場景得到快速推廣和頻繁應(yīng)用。倉儲類機器人已能夠采用人工智能算法及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進行路徑規(guī)劃和任務(wù)協(xié)同，并搭載超聲測距、激光傳感、視覺識別等傳感器完成定位及避障，最終實現(xiàn)數(shù)百臺機器人的快速并行推進上架、揀選、補貨、退貨、盤點等多種任務(wù)。在物流運輸方面，城市快遞無人車依托路況自主識別、任務(wù)智能規(guī)劃的技術(shù)構(gòu)建起高效率的城市短程物流網(wǎng)絡(luò)；山區(qū)配送無人機具有不受路況限制的特色優(yōu)勢，以極低的運輸成本打通了城市與偏遠山區(qū)物流航線。倉儲和物流機器人憑借遠超人類的工作效率，以及不間斷勞動的獨特優(yōu)勢，未來有望建成覆蓋城市及周邊地區(qū)高效率、低成本、廣覆蓋的無人倉儲物流體系，極大提高人類生活的便利程度。

二、消費品加工制造

全球制造業(yè)智能化升級改造仍在持續(xù)推進，從汽車、工程機械等大型裝備領(lǐng)域向食品、飲料、服裝、醫(yī)藥等消費品領(lǐng)域加速延伸。同時，工業(yè)機器人開始呈現(xiàn)小型化、輕型化的發(fā)展趨勢，使用成本顯著下降，對部署環(huán)境的要求明顯降低，更加有利于擴展應(yīng)用場景和開展人機協(xié)作。目前，多個消費品行業(yè)已經(jīng)開始圍繞小型化、輕型化的工業(yè)機器人推進生產(chǎn)線改造，逐步實現(xiàn)加工制造全流程生命周期的自動化、智能化作業(yè)，部分領(lǐng)域的人機協(xié)作也取得了一定進展。隨著機器人控制系統(tǒng)自主性、適應(yīng)性、協(xié)調(diào)性的不斷加強，以及大規(guī)模、小批量、柔性化定制生產(chǎn)需求的日漸旺盛，消費品行業(yè)將成為工業(yè)機器人的重要應(yīng)用領(lǐng)域，推動機器人市場進入新的增長階段。

三、外科手術(shù)及醫(yī)療康復(fù)

外科手術(shù)和醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域具有知識儲備要求高、人才培養(yǎng)周期長等特點，專業(yè)人員的數(shù)量供給和配備在一定時期內(nèi)相對有限，與人民群眾在生命健康領(lǐng)域日益擴大的需求不能完全匹配，引致高水平、專業(yè)化的外科手術(shù)和醫(yī)療康復(fù)類機器人有著非常迫切而廣闊的市場需求空間。在外科手術(shù)領(lǐng)域，憑借先進的控制技術(shù)，機器人在力度控制和操控精度方面明顯優(yōu)于人類，能夠更好解決醫(yī)生因疲勞而降低手術(shù)精度的問題。通過專業(yè)人員的操作，外科手術(shù)機器人已能夠在骨科、胸外科、心內(nèi)科、神經(jīng)內(nèi)科、腹腔外科、泌尿外科等專業(yè)化手術(shù)領(lǐng)域獲得一定程度的臨床應(yīng)用。在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域，日漸興起的外骨骼機器人通過融合精密的傳感及控制技術(shù)，為用戶提供可穿戴的外部機械設(shè)備，能夠滿足永久損傷患者恢復(fù)日常生活的需求，同時協(xié)助可逆康復(fù)患者完成訓(xùn)練，實現(xiàn)更快速的恢復(fù)治療。隨著運動控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模式識別等技術(shù)的深入發(fā)展，外科手術(shù)及醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域的機器人產(chǎn)品將得到更為廣泛普遍的應(yīng)用，真正成為人類在醫(yī)療領(lǐng)域的助手與伙伴，為患者提供更為科學(xué)、穩(wěn)定、可靠的高質(zhì)量服務(wù)。

四、樓宇及室內(nèi)配送

在現(xiàn)代工作生活中，居住及辦公場所具有逐漸向高層樓宇集聚的趨勢，等候電梯、室內(nèi)步行等耗費的時間成本成了臨時餐飲訴求和取送快遞的關(guān)鍵痛點。不斷顯著增長的即時性小件物品配送需求，為催生相應(yīng)專業(yè)服務(wù)機器人提供了充足的前提條件。依托地圖構(gòu)建、路徑規(guī)劃、機器視覺、模式識別等先進技術(shù)，能夠提供跨樓層到戶配送服務(wù)的機器人開始在各類大型商場、餐館、賓館、醫(yī)院等場景陸續(xù)出現(xiàn)。目前，部分場所已開始應(yīng)用能夠與電梯、門禁進行通信互聯(lián)的移動機器人，為場所內(nèi)用戶提供真正點到點的配送服務(wù)，完全替代了人工。隨著市場成熟度的持續(xù)提升，用戶認可度的不斷提高，以及相關(guān)設(shè)施配套平臺的逐步完善，樓宇及室內(nèi)配送機器人將會得到更多地應(yīng)用普及，并結(jié)合會議、休閑、娛樂等多元化場景孕育出更具想象力的商業(yè)生態(tài)。

五、智能陪伴與情感交互

現(xiàn)代工作和生活節(jié)奏持續(xù)加快，往往難以有充足的時間與合適的場地來契合人類相互之間的陪伴與交流訴求。隨著智能交互技術(shù)的顯著進步，智能陪伴與情感交互類機器人正在逐步獲得市場認可。以語音辨識、自然語義理解、視覺識別、情緒識別、場景認知、生理信號檢測等功能為基礎(chǔ)，機器人可以充分分析人類的面部表情和語調(diào)方式，并通過手勢、表情、觸摸等多種交互方式做出反饋，極大提升用戶體驗效果，滿足用戶的陪伴與交流訴求。隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的進步和認知推理能力的提升，智能陪伴與情感交互機器人系統(tǒng)內(nèi)嵌的算法模塊將會根據(jù)不同用戶的性格、習(xí)慣及表達情緒，形成獨立而有差異化的反饋效果，即所謂“千人千面”的高級智能體驗。

六、復(fù)雜環(huán)境與特殊對象的專業(yè)清潔

現(xiàn)代社會存在著較多繁重危險的專業(yè)清潔任務(wù)，耗費大量人力及時間成本卻難以達到預(yù)期效果。依托三維場景建模、定位導(dǎo)航、視覺識別等技術(shù)的持續(xù)進步，采用機器人逐步替代人類開展各類復(fù)雜環(huán)境與特殊對象的專業(yè)清潔工作已成為必然趨勢。在城市建筑方面，機器人能夠在攀附在摩天大樓、高架橋之上完成墻體表面的清潔任務(wù)，有效避免了清潔工高樓作業(yè)的安全隱患。在高端裝備領(lǐng)域，機器人能夠用于高鐵、船舶、大型客機的表面保養(yǎng)除銹,降低了人工維護成本與難度。在地下管道、水下線纜、核電站等特殊場景中，機器人能夠進入到人類不適于長時間停留的環(huán)境完成清潔任務(wù)。隨著解決方案平臺化、定制化水平日益提高，專業(yè)清潔機器人的應(yīng)用場景將進一步擴展到更多與人類生產(chǎn)生活更為密切相關(guān)的領(lǐng)域。

七、城市應(yīng)急安防

城市應(yīng)急處理和安全防護的復(fù)雜程度大、危險系數(shù)高，相關(guān)人員的培訓(xùn)耗費和人力成本日益提升，應(yīng)對不慎還可能出現(xiàn)人員傷亡，造成重大損失。各類適用于多樣化任務(wù)和復(fù)雜性環(huán)境的特種機器人正在加快研發(fā)，逐漸成為應(yīng)急安防部門的重要選擇。可用于城市應(yīng)急安防的機器人細分種類繁多，且具有相當高的專業(yè)性，一般由移動機器人搭載專用的熱力成像、物質(zhì)檢測、防爆應(yīng)急等模塊組合而成，包括安檢防爆機器人、毒品監(jiān)測機器人、搶險救災(zāi)機器人、車底檢查機器人、警用防暴機器人等?？梢灶A(yù)見，機器人在城市應(yīng)急安防領(lǐng)域的日漸廣泛應(yīng)用，能顯著提升人類對各類災(zāi)害及突發(fā)事件的應(yīng)急處理能力，有效增強緊急情況下的容錯性。如何逐步推動機器人對危險的預(yù)判和識別能力逐步向人類看齊，將是城市應(yīng)急安防領(lǐng)域在下一階段亟待攻克的課題。

八、影視作品拍攝與制作

當前全球影視娛樂相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模日益擴大，新穎復(fù)雜的拍攝手法以及對場景鏡頭的極致追求促使各類機器人更多參與到拍攝過程，并為后期制作提供專業(yè)的服務(wù)。目前廣泛應(yīng)用在影視娛樂領(lǐng)域中的機器人主要利用微機電系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航算法、視覺識別算法等技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)姿態(tài)平衡控制，保證拍攝鏡頭清晰穩(wěn)定，以航拍無人機、高穩(wěn)定性機械臂云臺為代表的機器人已得到廣泛應(yīng)用。隨著性能的持續(xù)提升和功能的不斷完善，機器人有望逐漸擔(dān)當起影視拍攝現(xiàn)場的攝像、燈光、錄音、場記等職務(wù)。配合智能化的后期制作軟件，普通影視愛好者也可以在人數(shù)、場地受限的情況下拍攝制作自己的影視作品。

九、能源和礦產(chǎn)采集

能源及礦產(chǎn)的采集場景正在從地層淺表延伸至深井、深海等危險復(fù)雜的環(huán)境，開采成本持續(xù)上升，開采風(fēng)險顯著增加，亟需采用具備自主分析和采集能力的機器人替代人力。依托計算機視覺、環(huán)境感知、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，機器人可實時捕獲機身周圍的圖像信息，建立場景的對應(yīng)數(shù)字模型，根據(jù)設(shè)定采集指標自行規(guī)劃任務(wù)流程，自主執(zhí)行鉆孔檢測以及采集能源礦產(chǎn)的各種工序，有效避免在資源運送過程中的操作失誤及人員傷亡事故，提升能源礦產(chǎn)采集的安全性和可控性。隨著機器人環(huán)境適應(yīng)能力和自主學(xué)習(xí)能力的不斷提升，曾經(jīng)因自然災(zāi)害、環(huán)境變化等緣故不再適宜人類活動的廢棄油井及礦場有望得到重新啟用，對于擴展人類資源利用范圍和提升資源利用效率有著重要意義。

十、國防與軍事

現(xiàn)代戰(zhàn)爭環(huán)境日益復(fù)雜多變，海量的信息攻防和快速的指令響應(yīng)成為當今軍事領(lǐng)域的重要考量，對具備網(wǎng)絡(luò)與智能特征的各類軍用機器人的需求日漸緊迫，世界各主要發(fā)達國家已紛紛投入資金和精力積極研發(fā)能夠適應(yīng)現(xiàn)代國防與軍事需要的軍用機器人。目前，以軍用無人機、多足機器人、無人水面艇、無人潛水艇、外骨骼裝備為代表的多種軍用機器人正在快速涌現(xiàn)，憑借先進傳感、新材料、生物仿生、場景識別、全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信等多種技術(shù)，已能夠?qū)崿F(xiàn)“感知-決策-行為-反饋”流程，在戰(zhàn)場上自主完成預(yù)定任務(wù)。綜合加快戰(zhàn)場反應(yīng)速度、降低人員傷亡風(fēng)險、提高應(yīng)對能力等各方面因素考慮，未來軍事機器人將在海、陸、空等多個領(lǐng)域得到應(yīng)用，助力構(gòu)建全方位、智能化的軍事國防體系。