日本的机器人研究与产业经验

我国已成为机器人产业最大市场。国内多个城市也在布局发展机器人产业。深圳市依托在大数据、云计算、物联网等领域的产业基础支撑，在机器人产业上已连续取得长足发展，2014年已有237家机器人产业链企业。尽管如此，包括深圳在内，国内城市的机器人产业普遍面临核心技术缺失的问题。为继续推动机器人产业快速健康发展，扭转核心技术受制于人的局面，2014年底，深圳市有关部门出台了《深圳市机器人、可穿戴设备和智能装备产业发展规划（20142020年）》及《深圳市机器人、可穿戴设备和智能装备产业发展政策》。可以预见，未来一些年内，机器人产业将成为深圳市吸引大学毕业生等新就业人群的主要产业之一，而各级各类部门也将更多的跟这个产业打交道。人们需要更多的了解机器人产业，理解机器人科技变革的规律和走向，建立起一套符合技术演化创新规律的认知图景。机器人技术起源于美国，但产业化的先锋和主力却是日本，这是因为日本较早面临劳动力短缺的压力，而后又提前进入老龄化社会。从上世纪70年代开始，日本政府和产业界就推出了相关的激励政策，这些政策覆盖技术研发、财政投融资、优惠税收、情报信息等多个领域，迄今对于中国等机器人产业的后发国家仍具有借鉴意义。日本机器人学会在1983年成立，旨在提供学术技术交流、推广新技术应用和知识普及。该学会推出的《机器人科技：技术变革与未来图景》，最近由人民邮电出版社引进出版。这本书的执笔作者均为日本机器人产业企业、研究机构的一线专家，从机器人认知与意识、机器人仿生学、机器人系统、机器人硬件、机器人知觉、机器人竞赛等方面，总结了现阶段的机器人技术，讲述了相应的技术原理。这本书有助于读者了解机器人研究和产业化的进展，对这个产业面临的整合问题、安全问题、成本问题、伦理问题形成初步概念。全书首先介绍机器人与其他科学领域的互相融合，比如机器人与神经科学、心理学的融合。让机器人拥有人所拥有的能力，这是机器人研究的一项重要目标，科学家为此将人的沟通能力模式化，通过心理学、生物学、神经科学等学科的融合，让机器人从模仿开始，探索掌握人所具有的沟通能力、社会环境适应能力。日本机器人产业通过计算听觉场景分析，让机器人效仿人类获得听觉、视觉。生物学与机器人的融合是目前日本机器人产业力图推动实现的目标，目前仍有许多难题亟待解决。接下来，《机器人科技：技术变革与未来图景》这本书介绍了日本等国20世纪90年代以来在机器人系统领域的进展，从仿人机器人、水下机器人、无人飞行器、微型机器人、软体仿生机器人，再到实现高输出化、高速化的机械手臂。值得一提的是，日本社会近年来少子化、老龄化程度不断加深，促使日本机器人产业在智能生活空间、智慧城市等领域进行了更多大胆实验。东京大学20世纪90年代起就在一直研究智能生活空间，为病房等特定空间开发多种专用的辅助机器人。日本的大阪车站北区也正在推动实现智能型的生活市镇实验。在介绍日本国内已初步产业化的医疗、看护、建筑、农业、娱乐等多个用途的机器人应用后，书中还从工程学等学科角度探讨了机器人应用的下一步发展方向。全书第四章、第五章分别介绍了机器人硬件设备和软件系统的新潮流，包括一些仍处于实验室研究阶段的新型构想。全书第六章、第七章分别谈到了机器人动作和机器人知觉。日本科学家利用二足步行与运动规划，较为明显的改善了仿人机器人的动作规划，并利用被动步行与机器学习技术，让机器人像人类一样自然行走。日本产业界还在努力推动测量学、计算机视觉、增强现实技术、机械学习等领域技术的创新及融合，以提高机器人的定位和行走能力。日本的机器人竞赛已经完整覆盖了中小学、大学和企业。低年级学生通过竞赛了解基础知识和技术，中高年级学生则可以通过集体合作来创作机器人，而在高校和研究机构，专家评委更看重的是机器人设计创意。机器人世界杯足球赛等活动则同时起到了振兴足球与机器人产业的作用。《机器人科技：技术变革与未来图景》一书第八章就日本机器人竞赛的介绍，对中国当下具有直观的借鉴意义。

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