深度解读美国服务机器人技术路线图

　　服务机器人正在以高速的增长速度加速步入我们的日常生活。根据IFR的最新统计，未来三年内，服务机器人市场规模将达到目前的5倍。正是基于广阔的市场前景，美国国家科学基金会颁布了《美国机器人技术路线图》，其中服务机器人作为单独的一章重点论述。知己知彼，了解美国服务机器人发展动向，可更好地帮助我们与时俱进。

　　上期，我们刊发了《美国服务机器人技术路线图（上）》，从美国服务机器人的发展现状、战略布局、面临的挑战等方面，详细梳理了服务机器人在美国以及全球发展的路径。本期我们进一步深入，具体从应用场合、技术发展方向等层面，阐述下一阶段美国的策略，相信读完此文，你会对美国在服务机器人领域的规划，形成全方位的认识。

　　主要的挑战与能力

　　范例场景

　　● 生活品质

　　机器人技术，希望给老年人和残疾人的生活质量带来巨大的提升。比如，一种革命性的输运移动解决方案能够让使用轮椅的残疾人士独立的进出车辆 。这种系统使依赖于轮椅的人，可以使用普通客车而不需要他人的帮助，因而赋予了他们以前不具备的独立和自由度。这种系统提供了超过现有输运移动解决方案的显著优点，包括更低的成本，使用标准碰撞检测过的汽车座椅，更多的座驾选择，以及无需对车辆结构进行改装。

　　● 农业

　　在农业中，机器人技术也希望能够由大量的应用，帮助农民降低成本、提高生产率。机械收割机和其他农业机械需要专业驾驶员进行有效工作，同时，诸如劳动力成本和操作疲劳等因素增加了农业成本，限制了这些机器的生产率。自动化操作，如喷洒农药、收割和采摘等，为缩减成本、增加安全、增大产出、增加操作柔性、夜间作业、减少化学品的使用等，提供了可能。大量的原型系统及应用，包括自动水果农药喷洒作业，农业收割已经被开发出来。这些技术，已经成熟到了未来几年之内就可以进行商业化开发及使用的程度。

　　● 基础设施

　　机器人技术拥有巨大的潜力，可用于自动化检测和保养整个国家的桥梁、高速公路、管道和其他基础设施。当前，通过提供准确详细的管道状态信息，机器人技术已经用于开发自动管道检测系统，减少维护和复原成本。基于高级多传感器和其他机器人技术的系统，用于检测地下建筑和环境。实现这些检测通常非常困难，包括大直径管道、长距离延展、倒置、冠状、涵洞、检查井以及在役检验。这些机器人平台通过废水管道，检测难以通过传统方式接近的排污管，生成非常准确的管道内表面三维图像。检测信息以数字形式捕捉，同时用于未来的检测，并自动计算缺陷部位随时间演化的过程。

　　● 矿业

　　机器人技术已开始对地下和地表矿产工业产生巨大的影响。一种创新的传送带检测系统使用高速机器视觉系统和软件算法监控传送带的状况，为操作员提供故障检测。这种检测系统，已经使用在几个地下煤矿中。专用保护系统用以减少由于皮带连接处碎裂，导致耗费巨大的停工期。在更大的尺度上，机器人技术被用于开发矿山用自主运输卡车。Caterpillar公司在2015年前开发一种自主矿山用运输系统，整合了数台自主运输卡车，每台卡车运载能力在240吨以上。自主技术通过对生产过程提供一致性来促进与提高生产率，同时将环境影响降到最小，最终提高效率，提升整体矿业的安全。

　　● 运输

　　机器人技术将在未来几十年之内显著影响客运和货运的各个方面，从个人运输系统到智能高速公路，再到智能公共输运系统。类似 Segway和Toyota这样的公司已经引入个人输运系统机器人，乘员以站姿骑乘这类机器人，持续监测乘员位置的内部传感器控制机器人的运动，并作出自动调整。同时，汽车制造商和设备生产商也制造智能车辆，通过安装性能更高的计算机和传感器，为乘员提供更好的环境感知和驾驶感受。

　　内华达州和佛罗里达州已经通过法律，允许了无人车辆的使用。在内华达州，两辆车被授予驾照（一辆来自谷歌公司，一辆来自奥迪公司）。行驶的道路只增加5%的容量，就能够导致37亿驾驶小时延误，以及23亿加仑燃料的浪费。

　　为了解决这个问题，高速公路管理局尝试通过安装传感器、摄像头和自动收费读卡器，尝试创造智能道路。一个公私联合的国内组织，车辆技术车设施一体化组织（VII），已经开始融合智能车辆和智能道路，用以创建虚拟交通信息网，同时解决交通堵塞问题。大众运输系统也希望采用机器人技术，为操作者提供更大的位置，感知能力和在拥挤的城市廊道中提供导航辅助的能力。因而，机器人技术将有助于控制运输成本、增加运输安全。

　　● 教育

机器人已经开始改变美