盤點(diǎn)機(jī)器人的十大新興應(yīng)用領(lǐng)域

8月19日，2018世界機(jī)器人大會(huì)勝利閉幕，閉幕式上中國(guó)電子學(xué)會(huì)發(fā)布了《發(fā)布機(jī)器人十大新興應(yīng)用領(lǐng)域（2018-2019年）》。當(dāng)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(jìng)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(jī)器人創(chuàng)新變革提供了重要?jiǎng)恿Γ罅啃录夹g(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(shí)體經(jīng)濟(jì)核心競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，也進(jìn)一步促進(jìn)人類生活方式改善，有效提升人類福祉。

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

一、倉(cāng)儲(chǔ)及物流

倉(cāng)儲(chǔ)及物流行業(yè)歷來(lái)具有勞動(dòng)密集的典型特征，自動(dòng)化、智能化升級(jí)需求尤為迫切。近年來(lái)，機(jī)器人相關(guān)產(chǎn)品及服務(wù)在電商倉(cāng)庫(kù)、冷鏈運(yùn)輸、供應(yīng)鏈配送、港口物流等多種倉(cāng)儲(chǔ)和物流場(chǎng)景得到快速推廣和頻繁應(yīng)用。倉(cāng)儲(chǔ)類機(jī)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(jìn)行路徑規(guī)劃和任務(wù)協(xié)同，并搭載超聲測(cè)距、激光傳感、視覺(jué)識(shí)別等傳感器完成定位及避障，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)百臺(tái)機(jī)器人的快速并行推進(jìn)上架、揀選、補(bǔ)貨、退貨、盤點(diǎn)等多種任務(wù)。在物流運(yùn)輸方面，城市快遞無(wú)人車依托路況自主識(shí)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(wú)人機(jī)具有不受路況限制的特色優(yōu)勢(shì)，以極低的運(yùn)輸成本打通了城市與偏遠(yuǎn)山區(qū)物流航線。倉(cāng)儲(chǔ)和物流機(jī)器人憑借遠(yuǎn)超人類的工作效率，以及不間斷勞動(dòng)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，未來(lái)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(wú)人倉(cāng)儲(chǔ)物流體系，極大提高人類生活的便利程度。

二、消費(fèi)品加工制造

全球制造業(yè)智能化升級(jí)改造仍在持續(xù)推進(jìn)，從汽車、工程機(jī)械等大型裝備領(lǐng)域向食品、飲料、服裝、醫(yī)藥等消費(fèi)品領(lǐng)域加速延伸。同時(shí)，工業(yè)機(jī)器人開(kāi)始呈現(xiàn)小型化、輕型化的發(fā)展趨勢(shì)，使用成本顯著下降，對(duì)部署環(huán)境的要求明顯降低，更加有利于擴(kuò)展應(yīng)用場(chǎng)景和開(kāi)展人機(jī)協(xié)作。目前，多個(gè)消費(fèi)品行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始圍繞小型化、輕型化的工業(yè)機(jī)器人推進(jìn)生產(chǎn)線改造，逐步實(shí)現(xiàn)加工制造全流程生命周期的自動(dòng)化、智能化作業(yè)，部分領(lǐng)域的人機(jī)協(xié)作也取得了一定進(jìn)展。隨著機(jī)器人控制系統(tǒng)自主性、適應(yīng)性、協(xié)調(diào)性的不斷加強(qiáng)，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(fèi)品行業(yè)將成為工業(yè)機(jī)器人的重要應(yīng)用領(lǐng)域，推動(dòng)機(jī)器人市場(chǎng)進(jìn)入新的增長(zhǎng)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(shí)儲(chǔ)備要求高、人才培養(yǎng)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，專業(yè)人員的數(shù)量供給和配備在一定時(shí)期內(nèi)相對(duì)有限，與人民群眾在生命健康領(lǐng)域日益擴(kuò)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(jī)器人有著非常迫切而廣闊的市場(chǎng)需求空間。在外科手術(shù)領(lǐng)域，憑借先進(jìn)的控制技術(shù)，機(jī)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(wèn)題。通過(guò)專業(yè)人員的操作，外科手術(shù)機(jī)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(jī)器人通過(guò)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(jī)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(shí)協(xié)助可逆康復(fù)患者完成訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)更快速的恢復(fù)治療。隨著運(yùn)動(dòng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模式識(shí)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(jī)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(chǎng)所具有逐漸向高層樓宇集聚的趨勢(shì)，等候電梯、室內(nèi)步行等耗費(fèi)的時(shí)間成本成了臨時(shí)餐飲訴求和取送快遞的關(guān)鍵痛點(diǎn)。不斷顯著增長(zhǎng)的即時(shí)性小件物品配送需求，為催生相應(yīng)專業(yè)服務(wù)機(jī)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(jī)器視覺(jué)、模式識(shí)別等先進(jìn)技術(shù)，能夠提供跨樓層到戶配送服務(wù)的機(jī)器人開(kāi)始在各類大型商場(chǎng)、餐館、賓館、醫(yī)院等場(chǎng)景陸續(xù)出現(xiàn)。目前，部分場(chǎng)所已開(kāi)始應(yīng)用能夠與電梯、門禁進(jìn)行通信互聯(lián)的移動(dòng)機(jī)器人，為場(chǎng)所內(nèi)用戶提供真正點(diǎn)到點(diǎn)的配送服務(wù)，完全替代了人工。隨著市場(chǎng)成熟度的持續(xù)提升，用戶認(rèn)可度的不斷提高，以及相關(guān)設(shè)施配套平臺(tái)的逐步完善，樓宇及室內(nèi)配送機(jī)器人將會(huì)得到更多地應(yīng)用普及，并結(jié)合會(huì)議、休閑、娛樂(lè)等多元化場(chǎng)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(shí)間與合適的場(chǎng)地來(lái)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(jìn)步，智能陪伴與情感交互類機(jī)器人正在逐步獲得市場(chǎng)認(rèn)可。以語(yǔ)音辨識(shí)、自然語(yǔ)義理解、視覺(jué)識(shí)別、情緒識(shí)別、場(chǎng)景認(rèn)知、生理信號(hào)檢測(cè)等功能為基礎(chǔ)，機(jī)器人可以充分分析人類的面部表情和語(yǔ)調(diào)方式，并通過(guò)手勢(shì)、表情、觸摸等多種交互方式做出反饋，極大提升用戶體驗(yàn)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(jìn)步和認(rèn)知推理能力的提升，智能陪伴與情感交互機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)嵌的算法模塊將會(huì)根據(jù)不同用戶的性格、習(xí)慣及表達(dá)情緒，形成獨(dú)立而有差異化的反饋效果，即所謂“千人千面”的高級(jí)智能體驗(yàn)。

六、復(fù)雜環(huán)境與特殊對(duì)象的專業(yè)清潔

現(xiàn)代社會(huì)存在著較多繁重危險(xiǎn)的專業(yè)清潔任務(wù)，耗費(fèi)大量人力及時(shí)間成本卻難以達(dá)到預(yù)期效果。依托三維場(chǎng)景建模、定位導(dǎo)航、視覺(jué)識(shí)別等技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，采用機(jī)器人逐步替代人類開(kāi)展各類復(fù)雜環(huán)境與特殊對(duì)象的專業(yè)清潔工作已成為必然趨勢(shì)。在城市建筑方面，機(jī)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(jī)器人能夠用于高鐵、船舶、大型客機(jī)的表面保養(yǎng)除銹,降低了人工維護(hù)成本與難度。在地下管道、水下線纜、核電站等特殊場(chǎng)景中，機(jī)器人能夠進(jìn)入到人類不適于長(zhǎng)時(shí)間停留的環(huán)境完成清潔任務(wù)。隨著解決方案平臺(tái)化、定制化水平日益提高，專業(yè)清潔機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景將進(jìn)一步擴(kuò)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(hù)的復(fù)雜程度大、危險(xiǎn)系數(shù)高，相關(guān)人員的培訓(xùn)耗費(fèi)和人力成本日益提升，應(yīng)對(duì)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(jī)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?？捎糜诔鞘袘?yīng)急安防的機(jī)器人細(xì)分種類繁多，且具有相當(dāng)高的專業(yè)性，一般由移動(dòng)機(jī)器人搭載專用的熱力成像、物質(zhì)檢測(cè)、防爆應(yīng)急等模塊組合而成，包括安檢防爆機(jī)器人、毒品監(jiān)測(cè)機(jī)器人、搶險(xiǎn)救災(zāi)機(jī)器人、車底檢查機(jī)器人、警用防暴機(jī)器人等?？梢灶A(yù)見(jiàn)，機(jī)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(duì)各類災(zāi)害及突發(fā)事件的應(yīng)急處理能力，有效增強(qiáng)緊急情況下的容錯(cuò)性。如何逐步推動(dòng)機(jī)器人對(duì)危險(xiǎn)的預(yù)判和識(shí)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(dāng)前全球影視娛樂(lè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模日益擴(kuò)大，新穎復(fù)雜的拍攝手法以及對(duì)場(chǎng)景鏡頭的極致追求促使各類機(jī)器人更多參與到拍攝過(guò)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(lè)領(lǐng)域中的機(jī)器人主要利用微機(jī)電系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航算法、視覺(jué)識(shí)別算法等技術(shù)，實(shí)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(wú)人機(jī)、高穩(wěn)定性機(jī)械臂云臺(tái)為代表的機(jī)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(jī)器人有望逐漸擔(dān)當(dāng)起影視拍攝現(xiàn)場(chǎng)的攝像、燈光、錄音、場(chǎng)記等職務(wù)。配合智能化的后期制作軟件，普通影視愛(ài)好者也可以在人數(shù)、場(chǎng)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(chǎng)景正在從地層淺表延伸至深井、深海等危險(xiǎn)復(fù)雜的環(huán)境，開(kāi)采成本持續(xù)上升，開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)顯著增加，亟需采用具備自主分析和采集能力的機(jī)器人替代人力。依托計(jì)算機(jī)視覺(jué)、環(huán)境感知、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，機(jī)器人可實(shí)時(shí)捕獲機(jī)身周圍的圖像信息，建立場(chǎng)景的對(duì)應(yīng)數(shù)字模型，根據(jù)設(shè)定采集指標(biāo)自行規(guī)劃任務(wù)流程，自主執(zhí)行鉆孔檢測(cè)以及采集能源礦產(chǎn)的各種工序，有效避免在資源運(yùn)送過(guò)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(jī)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(dòng)的廢棄油井及礦場(chǎng)有望得到重新啟用，對(duì)于擴(kuò)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(guó)防與軍事

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)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(dāng)今軍事領(lǐng)域的重要考量，對(duì)具備網(wǎng)絡(luò)與智能特征的各類軍用機(jī)器人的需求日漸緊迫，世界各主要發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)防與軍事需要的軍用機(jī)器人。目前，以軍用無(wú)人機(jī)、多足機(jī)器人、無(wú)人水面艇、無(wú)人潛水艇、外骨骼裝備為代表的多種軍用機(jī)器人正在快速涌現(xiàn)，憑借先進(jìn)傳感、新材料、生物仿生、場(chǎng)景識(shí)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(chǎng)上自主完成預(yù)定任務(wù)。綜合加快戰(zhàn)場(chǎng)反應(yīng)速度、降低人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)、提高應(yīng)對(duì)能力等各方面因素考慮，未來(lái)軍事機(jī)器人將在海、陸、空等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，助力構(gòu)建全方位、智能化的軍事國(guó)防體系。