本文来自李瑞峰教授在机器人论坛的分享。原标题为《哈工大机器人研究所副所长李瑞峰：服务机器人发展现状及智能人机交互技术》，做了不改变原意的调整。以下是李瑞峰教授的演讲实录：非常高兴来到这里和大家分享，下面的时间里我会就目前服务机器人国际国内的一些动态和技术趋势结合在服务机器人方面的研究和大家进行探讨。服务机器人现状如何？随着中国人口红利的消失，机器人在制造业和工业领域被大批量应用，包括现在非常热的机器换人和自动化升级改造，服务机器人作为和工业机器人相对应的领域，在军事、服务和娱乐各个领域都发挥着越来越重要的作用，也逐渐取代人类的一些工作。过去服务机器人只是存在于科幻电影当中，未来我们也会在生活当中遇到形形***、各种各样的服务机器人。目前服务机器人的市场化程度和工业机器人相比还是处于起步阶段，但随着劳动力不足以及老龄化的影响，未来的市场会有一个很大的发展。国际相关的组织也有一个报告，2012年服务机器人市场规模已经达到了两百亿美元，到了2017年，年增长率可能会达到17%，大概会达到四百六十亿美金。中国有着巨大的市场，所以发展速度会更快。目前世界上有48个国家在发展机器人，其中25个国家已经涉足服务型机器人的开发。特别是在日本、北美和欧洲，市面上可以看到四十余款机器人。当然，这些发达国家在这个领域处于领先，就是以美国、德国、法国、日本和韩国作为代表。现在国际上有一些比较有代表性的服务机器人产品，比如美国面向家庭养老陪护方面的机器人，还有日本开发出来的家务机器人以及与小孩进行教育沟通娱乐的机器人，可以说应用已经非常广泛了。对于世界经济增长的引擎我们有一个判断，过去是从IT时代逐渐转变成了RT时代，家庭机器人可能作为一个核心终端存在。军用特种机器人领域，随着美国开发的侦查机器人和大狗机器人的出现，未来美国、德国和法国这些国家在军事上对于服务机器人的采购量会有一个非常大的增长，这也是服务机器人市场增长的一个很大的方面。各国人形服务机器人如下：人形服务机器人的发展可以在未来真正使人类的生活产生深刻变革，就是这种具有通用性的类人形机器人，就从大家对机器人的认识来说可能觉得人形机器人在外观上和人更相近，我们也更容易接受，所以未来真正的机器人形态可能还是要朝着类人形态发展。过去我们关注的都是一般的机电控制系统，包括进行动态和固态的行走，未来人形机器人可能会变成复杂的人机交互，不光是具有人的形状，还要和人进行自然的沟通和交流，这是未来技术的发展。对于面向消费级用户来说，日本的机器人讲究高性价比，就是价格平民化，让大家都能够接受。另外未来用到了大量的增值服务，从云计算、大数据来把网络技术应用到机器人领域，使之具备持续的服务能力。对于特种环境的航天机器人是需要一个高协作性，复杂的极端环境里面需要机器人和人有一个共同协作的配合，这种配合能力是我们的要求。高仿真机器人方面也是未来机器人发展的领域，国内也有很多领域在做这方面的研究，逼真度上从更接近人类的角度去做服务机器人，比如迎宾服务和娱乐影视方面未来会有比较大的发展。真正具有作业功能的机器人具有高柔韧性，就是人机协同合作的能力，面向不同的用户、不同的环境，机器人的特点和要求也是不一样的。中国国内机器人的发展经历了几个阶段，八十年代就已经出现了各种服务型机器人的雏形，九十年代是发展的中期，国家也有“863项目”的重点支持，现在就是巨大的市场需求牵引。过去机器人与现在机器人发展的几个变化：过去的机器人就是简单的机械外形，更多的是在功能上面模仿人，现在外观上需要更加友好，或者是具有仿人形的外观，这也是现在设计技术的发展。过去的机器人只能具备单一的服务，现在一个服务机器人可能具有多种功能。过去机器人的市场化主要是清洁和教学方面，未来生活、娱乐、教育和医疗服务机器人都会走向市场。过去的标准也是不统一的，这是目前困扰服务机器人最大的问题，大家做的系统语言和构件都是没有标准的，这样我们没有通用性，制约了进行大规模的发展。计算机技术之所以可以进行大规模发展就是因为标准化，我们做硬盘、CPU和键盘的各司其职，最后就以统一的标准接口接入，这个产业就可以做大。未来服务机器人肯定要进行标准化，就是从硬件系统、系统到各个方面都会制定一系列的标准。过去的研究主要也是集中在科研院所，目前随着市场化的发展，越来越多的企业已经投入到了这个行业当中。国家政策也把服务机器人作为重点支持，现在已经制定了国家的中长期发展计划，把服务机器人列入未来十五年的重点发展技术。未来国家的家用服务机器人从吸尘机器人到教育机器人，再到其它各种形态的机器人都会出现，包括智能康复、智能可穿戴、玩具和医疗，随着标准化的统一，一系列的核心控制器、传感器、器的企业都会大规模出现，这也是为未来整个产业化打下一个很好的基础。服务机器人有哪些？1、国产服务机器人有仿人形机器人、国家电网的巡检机器人，还有去年比较火热的送餐机器人，表现出来的特点就是技术上的多样性。既有复杂、高大上和技术要求比较高的，也有品种比较丰富的，只要能想到就会出现各式各样的服务机器人，把各种技术集成起来就会推出一些好的服务机器人产品，所以从市场的开拓性方面还是有很大的空间，可以向不同的领域扩展。2、教育机器人是过去十年当中服务机器人领域最成熟的行业，包括单元套间到功能部件，国内的一系列教育娱乐机器人通过竞赛的牵引有了很大的发展。现在中小学当中都有机器人的课程，所以也有一个普及，教育机器人基本上出现了模块化，包括里面的部件驱动、传感单元都已经做成了标准化的模块，所以这样便于学生进行组装开发，有了一定的标准，但是还需要整个标准继续的整合。3、家用智能吸尘机器人是目前服务机器人当中，市场成熟度最高的产品。也是占有服务机器人市场销量最大的一个产品，但是从它的发展来说目前也出现了一些问题。首先是价格的低廉化。现在国产机器人是三个级别，一个是七百块钱到七百九十八块钱，还有就是一千块钱和一千二百块钱，国外的可以卖到四五千块钱。另外就是产品的山寨化，只要市场大就做。深圳做机器人的大大小小企业有四十多家，各种各样的都能做，最后贴出来的商标不一定是谁的，但是大家都会做这个东西。而技术上的差异就很大，我买来的七百块钱的吸尘器可能就像没头苍蝇一样在屋里乱转，能不能吸尘就不知道了。这里面还需要加上一些惯性导航技术以达到更先进的地面路径规划，至于成本已经做得很低了，能不能占领市场也是一个问题。无人机现在是异军突起，有些公司已经做到了六七十个亿。现在的特点首先是价格平民化，正是因为做到了三四千块钱这样的价格级别，大家就可以当做一个玩具来买，市场的销量也就大起来了。产品也娱乐化了，汪峰求婚都用无人机送戒指。还有应用多样化，现在从工业、农业和国防以及影视娱乐的拍照都用到了无人机，多种多样的应用也促进了这个行业的大发展。4、最近比较流行网络机器人，百度的李彦宏刚刚发布了“度秘”。度秘当然，现在主要还是网络助理软件的形态，以后可能也会推出真正的机器人形态，包括孙正义的这种小型机器人，就是发展迅猛市场推广能力强，因为走的是IT行业的路线。所以有着非常强大的市场网络推广能力。实体功能都比较简单，基本上就是一个网络摄像头，因为他们有资金和原有的网络技术支持，也会促进网络机器人未来有一个非常大的发展。哈工大对于服务机器人也是做了很多年，目前有迎宾导游、娱乐游戏、安防巡逻，这些机器人的形态不一样，应用的场景也不一样，主要含的技术包括人机交互、移动规划和作业，还有安全探测等等技术和产品。特种机器人方面我们有军用危险的作业机器人，还有可穿戴的机器人和医疗机器人。哈工大机器人产业集团今年成立以后也推出了一些机器人，包括扫地机器人、迎宾机器人和餐厅机器人。这些看着都比较热，所以大家都想从中分一杯羹。未来的服务机器人到底是什么样的？新一代机器人需要给到一个重新的定义，过去我们是把机器人作为一个奴仆，你让它干啥它就干啥，这种关系要逐渐变成一种合作者，因为它要在生活当中跟你共存。作为一个合作者，我们需要有机器人和人互相的感知和交互，机器人要感知人、理解人、帮助人，人也是一样，我们把这种关系进行一个重新的定义。我们要求服务机器人更加智能，要有视觉交互，人最大的能力就是视觉。通过视觉看到的东西怎么再进行视觉交互？还要进行自主学习和主动学习。还有就是更加鲁棒（Robust，健壮）的控制系统。目前之所以不能进行很好的应用就是因为你的服务能力不可靠，稍微复杂一点就会出问题，说明它的任务可执行力不强。面向现在的技术发展，根据大数据、云计算和无处不在的网络，韩国到处都是无线接入，现在我们到哪里还得加上一个密码，所以也制约了服务机器人的发展。服务机器人要想成为一个伙伴，就要能够与我们自然交流，可以可靠地服务，最后达到人机协作。实现这三个部分的功能无非是这些技术。包括人机交互、定位导航、路径规划、比较强大的能源、仿人形的结构。这里的技术很多，我们也在人机交互方面做了一些研究。我们人与人之间是通过听、看和感觉这几种感知能力对外界进行感知，得到以后我们进行、推理和思维，最后变成我们的行为，得到一个可控的交流和互动。机器人要想具备人这样的能力也是一样，需要通过声音识别、表情识别和环境感知才能具备一种很好的交互能力。机器人就是通过这些传感器达到对人的交互，人把机器人表达主要的东西通过喇叭和表情展现出来，所以是一个互动的过程。人机交互的方式有哪些？首先讲一讲针对视觉的人机交互。这是针对视觉的情感、理解。对于一个人来说最主观的就是看脸部表情，今天看老板高不高兴直接一看脸色就知道了，高兴就多说几句，不高兴就躲得远一点。未来机器人也要理解人的感情，涉及到对人脸识别的技术。当然，我们也有一些具体的方法，包括特征提取和分类，国外也有，我们自己也在做。做完以后达到了什么结果呢？对于七种表情的识别率可以达到百分之八十。当然，这种表情还是比较夸张的，高兴和发怒的时候是完全不一样的，但人在自然的交流过程当中不可能这么夸张，人的表情是很微妙的。我们说皮笑肉不笑，这到底是笑还是没笑，其实也分辨不出来，这个过程需要进行一些更加复杂的特征来是不，这些技术就是未来交流的过程当中需要实时了解情绪的变化。实际上除了对表情的理解，人最直接的是手势。通过一些手势也可以达到很多的命令，我们可以通过几个手势的形状，不同的手势从不同的方向可以构成很多的动作指令。因为语言传递会有一些识别的困难，而通过一个手势就知道具体的任务。虽然手势有几十种，但是可以找到比较容易记忆的手势，然后进行交互。复杂一点的就是人体姿态，无论是在跑、跳还是摔倒，我们看到的就是整个人体的姿态。对于人体姿态的研究也是监控和跟踪，包括实时监控，这种状况到底是良好还是异常，从动作上也可以模仿。目前我们是通过把动作序列和时间序列分开，达到一个很好的识别效果，也可进行最后人体特征的读取。有些比较明显的动作识别率就比较高，但单腿跳和跳跃到底是哪一种可能就有些区分不开，也会产生一些误差，肢体动作就相对更加复杂。的人机交互方式。目前主要是和科大通过云计算平台进行合作，把人的语音进行提取以后在云计算里面进行处理，最后通过客户端进行反馈，形成一个可以实时交流的东西。最后就是基于肌电信号的人机交互技术。在交互的过程中，不光是动作，肌肉的硬度也是很重要的。所以在人体技术传递和研究当中，肌电信号的研究也是非常重要的方面。模仿人的肌肉的调节机理，可以达到更好的效果，人体肌肉的松紧程度也可以在冷却之后体现出来。未来我们是提供一种多种的交互方式，包括语音、肢体动作、面部特征，综合起来就可以达到一个很好的人机交互。服务机器人的技术是网络化、云计算、大数据，智能思维以及决策，从单一功能向多功能发展，从单一的输入输出向多方式交互发展。目前服务机器人的特点是无所不知，因为后面连接着云计算和网络，什么都可以搜索一下，加上WiFi可以达到互联互通，无所不能是我们对它的期望，希望能够像人们在科幻片当中看到的那样无所不能。当然，它不能无法无天，大家会担心未来机器人会不会对人类进行伤害甚至统治人类，为了避免这种情况我们就要制定一些规则。比如过去的“机器人三原则”，以后还有可能制定法律让机器人来遵守，这些在未来都是有可能做到的。
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机器人的定义
　　如今，从工厂、商店到医院，人工智能技术正越来越多地出现在人类社会生活的各个领域。曾经只停留在科幻小说和影视作品中的机器人，已经逐渐从实验室来到你我身边，或许，机器人时代正在来临。
　　机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。
　　我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高级灵活性的自动化机器”。
机器人的分类
　　按照复杂程度、应用领域，机器人分为机械手、工业机器人和服务机器人三个分支。
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　　其中机械手和工业机器人都是应用在工业领域，可以统称为工业用机器人，只是前者比较简单、智能化程度较低，后者比较复杂、智能化程度较高！服务机器人则是应用在非工业领域、为人类提供服务的机器人。
　　2015年全球工业机器人为123亿美元，服务机器人市场规模为85亿美元。
工业机器人市场和应用
　　2015年中国工业机器人市场销量超过6.6万台，继续保持全球第一大工业机器人市场的地位。另外，中国以33.23万台的位居全球工业机器人保有量第一，保有量前十个国家及地区中还有日本、韩国、德国、意大利、台湾、泰国、西班牙、法国和英国。
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　　但是，按机器人密度来看，即每万名员工对应的机器人保有量，我国不足30台，远低于全球约为66多台的平均水平。
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　　现阶段汽车工业制造厂商仍然是工业机器人的最大用户，其次是电气/电子行业。
全球30大工业机器人厂商
全球30大工业机器人厂商
2013年营收　　(百万美元)
发那科　　Fanuc
安川电机　　Yaskawa Electric
川崎重工　　Kawasaki Heavy Industries
ABB集团　　ABB Group
史陶比尔　　Stauli
库卡　　Kuka
欧地希　　OTC Daihen
柯马　　Comau
雅马哈机器人　　Yamaha Robotics
徕斯机器人　　Reis Robotics
现代威亚　　Hyundai Wia
不二越　　Nachi Fujikoshi
精工爱普生　　Seiko Epson
裕信精密设备　　Yushin Precision Equipment
罗普伺达机器人　　Robostar
日本电装　　Denso
沈阳新松机器人　　Siasun
爱德普技术　　Adept Technology
和椿科技　　Aurotek Corp
均胜电子　　Joyson Electronics
埃夫特智能装备　　AnHui Effort
哈尔滨博实自动化　　Harbin Boshi Automation
配天集团　　Affluence & Eternity
汇川技术　　Inovance
山东鲁能智能　　LNINT
沈阳蓝英工业自动化装备　　Shenyang Blue Silver Industry Automatic 　　Equipment
新时达　　Stepelectric
南京埃斯顿自动化　　Nanjing Estun Automation
深圳众为兴　　ADTECH
软控股份　　MESNAC
欧美主要工业机器人厂商介绍
先说欧洲：
　　欧洲是全球工业机器人市场的领头羊，并且实现了传感器、控制器、精密减速机等核心零部件完全自主化，欧州工业机器人和医疗机器人领域已居于领先地位。欧洲模式的特点是：一揽子交钥匙工程，即机器人的生产和用户所需要的系统设计制造，全部由机器人制造厂商自己完成。
　　1、ABB集团ABB Group
　　瑞士ABB致力于研发、生产机器人已有30多年的历史并且拥有全球160000多套机器人的***经验，于1974年发明了世界上第一台工业机器人，并拥有当今最多种类、最全面的机器人产品、技术和服务，及最大的机器人装机量，是全球机器人四大家族最年长成员。
　　2、史陶比尔Stauli
　　瑞士史陶比尔集团是纺织机械、工业连接器和工业机器人三大领域机电一体化专业供应商。早在1982年，史陶比尔已经成立了工业机器人部门，经销美国UNIMATION公司的PUMA机器人，如今已是全球范围的工业机器人领先者之一。
　　3、库卡Kuka
　　德国库卡公司于1995年建立，是世界领先的工业机器人制造商之一，最近被美的收购。库卡机器人公司在全球拥有20多个子公司，大部分是销售和服务中心，其中包括：美国、墨西哥、巴西、日本、韩国、台湾、印度和绝大多数欧洲国家。是全球机器人四大家族最年轻成员。
　　4、柯马Comau
　　早在1978年，意大利柯马便率先研发并制造了第一台机器人，取名为POLARHYDRAULIC机器人。在之后的几十年当中，柯马以其不断创新的技术，成为了机器人自动化集成解决方案的佼佼者。柯马为众多行业提供工业自动化系统和全面维护服务，从产品的研发到工业工艺自动化系统的实现，其业务范围主要包括：车身焊装，动力总成，工程设计，机器人和维修服务。
　　5、徕斯机器人Reis Robotics
　　德国徕斯机器人集团是一家集机器人技术与系统自动化集成于一体的跨国技术公司，是机器人和系统集成的行业引领者。徕斯集团自1957年成立至今，经过多年的交钥匙系统解决方案的设计和实践，积累了丰富的成功经验。在主要的自动化应用领域，提供***机器人自动化生产系统（包括：焊接机器人、铸造机器人、搬运机器人、激光机器人等），标准的外围模块和完善的技术服务。
再谈美国：
　　美国是机器人的诞生地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人。 与其他国家相比，美国机器人的技术更加全面、先进，适应性也很强。具体体现在：机器人性能可靠，功能全面，精确度高；机器人语言研究发展较快，语言类型多、应用广，水平高居世界之首。
　　1、爱德普技术Adept Technology
　　爱德普技术是一家专业从事工业自动化的高科技生产企业，是全球智能视觉机器人系统的领导者和服务商。Adept系统无可匹敌的性价比贯穿了整个产品周期，用户能够轻松完成高精度、高质量和高效率的组装、处理和包装工作。Adept的智能自动化产品线包括工业机器人、配置线性模块、针对机器人的机械控制和其他灵活的自动化设备、机器视觉、系统和应用软件。
　　2、American Robot
　　American Robot是工业机器人控制器，工业机器人和自动化系统的生产商。公司在工业机器人市场上的定位是提供实用性的军事和航空航天解决方案，现在ARC仍专注于机器人控制，校准，机械手技术的创新，不断扩大其产品线，公司的产品线主要包括三个方面，通用机器人控制器，Merlin6轴多关节机器人和Gantry3000模块机器人。
　　3、佰特国际Baxter International
　　百特公司是一家全球性多样化经营的医疗用品公司，专注于慢性病及危重治疗领域。百特国际公司推出了一款被称为“具有常识”的Rethink Robotics。据公司介绍，这款机器人不仅造价是目前其他工业机器人的一半，并且它不需要专门的机器人专家或者繁琐的客户端程序使其完成生产任务。
　　4、ST机器人ST Robotics
　　ST Robotics是美国一家工业机器人企业，提供专业但价格实惠的、易于使用、方便装箱携带的机器人，ST机械手的高智能使他可以非常完美地适用于各种复杂的工作。
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