機器人技術(shù)的興起和20世紀(jì)計算機科學(xué)的興起對世界經(jīng)濟的影響有很多相似之處。像計算機硬件、機器人硬件的開發(fā)和生產(chǎn)都非常昂貴。用于機器人技術(shù)的軟件組件類似于計算機中的操作系統(tǒng)。據(jù)此美國制定了機器人在未來5年、10年和15年內(nèi)的發(fā)展計劃:
5年:機器人通過接收人類指令,探索周圍環(huán)境和物理作用來創(chuàng)建語義地圖。機器人可以利用多種移動機制在非結(jié)構(gòu)化的2D環(huán)境中安全的移動,并能執(zhí)行簡單的拾取、放置任務(wù)(相關(guān)對象來自有限的集合或者具有特定屬性)。機器人還能推理出中等復(fù)雜性的任務(wù)。
主要體現(xiàn)在倉儲物流機器人和自動駕駛汽車上。
10年:在外部模型不完整的情況下,機器人也能通過互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫,可靠的計劃和執(zhí)行移動、操作任務(wù)等。機器人還能修改環(huán)境來實現(xiàn)其任務(wù),例如移除障礙物、開燈等。
主要體現(xiàn)在商用服務(wù)機器人的使用,比如商用無人機;自動駕駛汽車在更加復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用。
15年:服務(wù)機器人將具有多種移動機制(腿、軌道、輪等),并且能在非結(jié)構(gòu)化的動態(tài)環(huán)境中執(zhí)行高速、無碰撞、移動操作等。他們能感知周圍的環(huán)境,并對動態(tài)變化的環(huán)境做出強烈的反應(yīng)。
主要體現(xiàn)在無人駕駛運輸;自動駕駛汽車能夠在任何人類駕駛的環(huán)境中行駛。
4健康、獨立和生活質(zhì)量
醫(yī)療保健機器人技術(shù)可能增加居民醫(yī)療服務(wù)的獲得,解決醫(yī)療保健系統(tǒng)中關(guān)鍵人力短缺的問題。世界人口的20%以上有運動、認(rèn)知和感覺損傷,隨著人口的迅速老齡化,這一數(shù)字只會增加。
機器人技術(shù)有可能成為跨越多個衛(wèi)生部門的創(chuàng)新性致勝法則。醫(yī)療保健機器人可以用于幫助殘疾人、支持護理人員和幫助臨床工作人員。同時醫(yī)療保健機器人還能改善患者的治療結(jié)果、降低成本、使人們在生命周期中更健康、獨立、具有獨立生產(chǎn)的潛力。
完整的健康機器人系統(tǒng)必須能在人類環(huán)境中安全使用,并能可靠連續(xù)操作。系統(tǒng)能和家庭中的其他系統(tǒng)交互操作。醫(yī)療健康機器人需要新的有效規(guī)范,評估和認(rèn)證的原則性測量工具和方法。
5加強公共安全
機器人可以幫助軍事和緊急服務(wù)人員實現(xiàn)保護公民安全、阻止惡性事件發(fā)生、減少財產(chǎn)損失等目標(biāo)。美國軍方將加強公共安全的機器人稱為無人系統(tǒng),主要包括地面無人系統(tǒng)、空中無人系統(tǒng)和船舶無人系統(tǒng)。這些無人系統(tǒng)應(yīng)用于避免核污染威脅、地質(zhì)管道威脅和應(yīng)用于國土關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的保護和檢查。
在未來的無人系統(tǒng)中,可以通過實現(xiàn)多機協(xié)作來完成更多的任務(wù)。為了實現(xiàn)這一目標(biāo),國防部使用了聯(lián)合能力領(lǐng)域(JCAs)框架,圍繞這一框架,可以在整個國防部夸組合的進行能力調(diào)整。九個一級JCA各代表一組相關(guān)任務(wù),通常是為了實現(xiàn)與該能力相關(guān)的期望效果而進行的。將當(dāng)前和預(yù)計的無人系統(tǒng)映射到JCA,可以了解無人系統(tǒng)的組合,以及這些系統(tǒng)目前和將來如何能夠為國防部和緊急服務(wù)任務(wù)做出貢獻。
實現(xiàn)JCA任務(wù)所需的無人系統(tǒng)應(yīng)具備以下能力:數(shù)據(jù)表示、智能感知、續(xù)航能力、強大的系統(tǒng)、敏捷致動器、分布式感知、個體自主、共享自主、控制、信息共享、人類狀態(tài)評估以及團隊協(xié)作等。
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