1. 机器人本体及关键零部件技术
面向未来智能机器人技术的发展需求,研究开发伺服电机技术和减速机技术,研究开发新型材料(形状记忆合金、化合物等)技术、视觉和激光等新型感知技术,为智能机器人能力的进一步提升提供原动力。
2. 工业机器人技术
面向新工业革命的需求,研发下一代工业机器人及机器人操作系统,在柔顺机电设计技术、非结构环境理解、实时认知技术、人机协同任务规划技术、自适应与可重构装配技术、安全性技术等方面进行技术变革,通过大数据、云计算为代表的信息技术与机器人技术的融合,促进机器人综合能力的提升,实现与人的紧密协作,提升制造系统的智能化, 满足新工业革命对个性化制造模式的要求,其核心技术路线图如表 1 所示。
3. 特种机器人技术
发展具有自主知识产权的海洋探测技术,研发面向资源勘探、捕捞救援、环境监测等需求的系列化海洋装备,推动产业化进程,提供我国在深远海国际竞争中的技术支撑与能力保障;研发国防建设急需的无人化机器人装备,包括面向海陆空单一环境和多栖环境的无人侦查及作战机器人系统、增强单兵能力的助力机器人、智能光电系统等;研发面向极地科考、核电站巡检、空间科学实验等需求的特种机器人系统,其核心技术路线图如表 2 所示。
4. 服务机器人技术
研究开发可在特定环境下(如家庭、医院、宾馆等)为非专业人员提供服务的智能机器人技术。针对医疗服务机器人,为了丰富传统医疗康复手段、提升医疗康复水平,研究高灵巧度的操作手臂、基于医学影像引导的手术操作系统、基于传感器的健康数据自动采集系统、定量诊断和评估系统、机器人行为的安全保障系统,研制专科型手术机器人、康复机器人、穿戴式智能假肢机器人系统、特殊需求人群的个性化护理机器人、人体腔道介入机器人等,其核心技术路线图如图 4 所示。
此外,与机器人相关的技术培训、基础教育等相关内容也是未来机器人技术发展的重要内容。
5. 共融机器人技术
近几年来,随着世界发达国家纷纷将机器人作为国家计划进行了细致的梳理和规划, 对于智能机器人技术发展趋势的分析与预测在全世界得到了热烈讨论。美国于 2011年启动的先进制造伙伴计划(the Advanced Manufacturing Partnership,AMP)中明确指出:“下一代机器人将与人类操作者紧密合作,为产业工人、健康服务者、士兵、手术医生以及宇航员等完成复杂任务提供新的能力”,这是迄今为止国家级计划中对下一代机器人功能内涵的最清晰描述。欧盟在第七框架计划(2007 — 2013)中归纳出下一代机器人的核心特征:安全、自主的“人—机器人—物理世界”的交互,并给出了其所包含的 7 方面共性关键技术。在 2013 年 4 月德国推出的工业 4.0 计划中也明确指出,智能工厂、智能生产是第四次工业革命的主题;而这种“智能”的物理实体就是机器人,通过智能机器人、机器设备以及人之间的相互合作,提高生产过程的智能性。
除了上述国家级的规划,作为传统工业机器人的使用大户、也是使用期最长的用户, 美国通用汽车公司(GM)给出了下一代机器人的发展期望。GM 明确指出,下一代制造业的使能技术是具有人的能力的机器人。
2008 年起,中国科学院开始组织全院力量论证新一代机器人技术的发展方向,经过五年的调研、讨论与总结,提出未来的新一代智能机器人系统应该从更多方面模仿人,尤其是,机器人与人之间应该更多地表现出一种和谐共存、优势互补的合作伙伴关系,即与人共融是新一代机器人系统的最本质特征。2016 年,国家自然科学基金委发布了“共融机器人基础理论与关键技术研究”重大研究计划,旨在推动相关领域的基础研究和应用研究。