關鍵技術與挑戰

　　可以預見，未來服務機器人有不少有趣的應用，但從技術實現的角度看還存在諸多挑戰。

　　前面提到過機器人的三大技術領域，包括感知、認知和行為控制。其中行為控制技術相對來說，已經有不少技術積累。而對于在不久的將來可以實際大規模應用的服務機器人，將會更偏向于發展低成本的機器人。諸如機械結構比較簡單的輪式機器人(只有輪式移動平臺加上一個可活動的頭，一般沒有手臂或者手臂比較簡單)，由于其控制部分較為簡單，因此在感知和認知方面的技術，顯得尤為重要。根據以往機器人領域的研究進展和對應用的初步分析可以認為如下的感知、認知技術，將是實現應用的關鍵。

　　1、三維導航定位技術。不管什么機器人，只要可移動，即需要在家庭或其他環境中進行導航定位。其中SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技術可同時進行定位和建圖，在學術研究方面已經有不少技術積累。但對于實際系統，由于實時性低成本(比如無法采用比較昂貴的雷達設備)的要求和家庭環境的動態變化(物品的擺放)，因而對導航定位技術提出了更高要求，仍需進一步研發。

　　2、視覺感知技術。其中包含人臉識別、手勢識別、物體識別和情緒識別等相關技術。視覺感知技術，是機器人和人交互的一個非常重要的技術。

　　3、語言交互技術。其中包含語音識別、語音生成、自然語言理解和智能對話系統等。

　　4、文字識別技術。生活中有不少文字信息，如書報和物體的標簽信息，這也要求機器人能夠通過攝像頭來進行文字識別。與傳統的掃描后識別文字相比，其可通過攝像頭來進行文字的識別。

　　5、認知技術。機器人需要逐步實現規劃、推理、記憶、學習和預測等認知功能，從而變得更加智能。

　　從目前的研究現狀看，服務機器人面對的關鍵技術均有了長足進步，但還有相當多的問題要解決。

　　推動技術的研發與實際應用結合

　　英特爾中國研究院的一個重要研究方向是服務機器人，研究范圍主要包括魯棒的三維導航定位、人和環境的視覺感知以及人-機器人交互(包含感知、認知、行為控制的結合)等領域，致力于為英特爾的合作伙伴提供先進的服務機器人技術。

　　研究方法以特定的目標應用領域為出發點，并以此來推動技術的研發和在實際應用中的測試。前面提到的助手類應用、少兒教育應用、老人看護應用，是研究重點。

　　為了進行應用測試，英特爾中國研究院建立了實際的機器人硬件原型。左邊是其內部結構，由一個帶有英特爾Realsense攝像頭的電腦來控制一個全向移動底盤和頭部的轉動，其高度可調，以便適應成人與兒童的互動要求。

　　目前研究院已經在視覺感知等領域取得了階段性成果。顯示了利用Realsense攝像頭和SLAM技術生成家庭環境地圖，這在后續就可用來定位導航。研究院還開發了魯棒的跟蹤技術，可在多人同時出現的情況下，長時間正確地跟蹤一個特定用戶。在未來還會研發出更多相關技術和應用，這些技術也將服務于業界的合作伙伴助力開發出先進的服務機器人產品。

　　推動技術的研發與實際應用結合

　　對于機器人技術，大家關心的一個問題是，是否需要采用專用的人工智能芯片。

　　目前探索的一個方向被稱作混血計算(Hybrid computing)，其是指用通用處理器和其他架構一起合作來進行計算。不過，還處于早期探索的階段。

　　一個架構是否能成功地應用于服務機器人，需要看性能是否滿足應用的需求，功耗等是否合適，這是一個考慮多種因素平衡的選擇。

　　可以說現在的通用處理器與已有的一些其他計算單元(如向量處理單元、GPU)，已經可以為服務機器人提供一個理想的硬件架構，尤其是多功能的具有感知、認知功能的服務機器人。目前機器人主要的瓶頸，還是在應用需求的開發和感知、認知技術上。當然，未來的架構，也會隨著對應用的深入開發而不斷創新。硬件設計面臨的挑戰越來越大，需要不斷地適應未來發展的演變。同時也可以考慮用FPGA架構來為一些比較專門的應用提供加速，這樣在應用發生變化的時候，將具有更多的靈活性。

　　對于專業服務機器人，其應用根據專業應用領域的不同，而有較大區分。

　　1、在物流中心進行貨物分發。據悉，這項應用已開始在亞馬遜等公司實際使用。未來將不斷地升級，如能夠自動取貨等。

　　2、在零售店，柜臺，前臺等處為客戶服務。這些服務機器人能夠和客人打招呼，并回答一些基本問題，還可以幫客戶提包，端茶送水，并為客戶指路。

　　3、機器人攝影師。機器人攝影師可以不知疲倦地穿梭于賓客之間，幫人們拍出高質量的照片。當然此功能在家庭服務機器人上，同樣是個新鮮的功能。

　　4、智能安防機器人。在一些警力不足的地方，如果有智能安防機器人24小時巡邏，則會有很好的震懾力，減少犯罪的發生。

　　關鍵技術與挑戰

　　可以預見，未來服務機器人有不少有趣的應用，但從技術實現的角度看還存在諸多挑戰。

　　前面提到過機器人的三大技術領域，包括感知、認知和行為控制。其中行為控制技術相對來說，已經有不少技術積累。而對于在不久的將來可以實際大規模應用的服務機器人，將會更偏向于發展低成本的機器人。諸如機械結構比較簡單的輪式機器人(只有輪式移動平臺加上一個可活動的頭，一般沒有手臂或者手臂比較簡單)，由于其控制部分較為簡單，因此在感知和認知方面的技術，顯得尤為重要。根據以往機器人領域的研究進展和對應用的初步分析可以認為如下的感知、認知技術，將是實現應用的關鍵。

　　1、三維導航定位技術。不管什么機器人，只要可移動，即需要在家庭或其他環境中進行導航定位。其中SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技術可同時進行定位和建圖，在學術研究方面已經有不少技術積累。但對于實際系統，由于實時性低成本(比如無法采用比較昂貴的雷達設備)的要求和家庭環境的動態變化(物品的擺放)，因而對導航定位技術提出了更高要求，仍需進一步研發。

　　2、視覺感知技術。其中包含人臉識別、手勢識別、物體識別和情緒識別等相關技術。視覺感知技術，是機器人和人交互的一個非常重要的技術。

　　3、語言交互技術。其中包含語音識別、語音生成、自然語言理解和智能對話系統等。

　　4、文字識別技術。生活中有不少文字信息，如書報和物體的標簽信息，這也要求機器人能夠通過攝像頭來進行文字識別。與傳統的掃描后識別文字相比，其可通過攝像頭來進行文字的識別。

　　5、認知技術。機器人需要逐步實現規劃、推理、記憶、學習和預測等認知功能，從而變得更加智能。

　　從目前的研究現狀看，服務機器人面對的關鍵技術均有了長足進步，但還有相當多的問題要解決。

　　推動技術的研發與實際應用結合

　　英特爾中國研究院的一個重要研究方向是服務機器人，研究范圍主要包括魯棒的三維導航定位、人和環境的視覺感知以及人-機器人交互(包含感知、認知、行為控制的結合)等領域，致力于為英特爾的合作伙伴提供先進的服務機器人技術。

　　研究方法以特定的目標應用領域為出發點，并以此來推動技術的研發和在實際應用中的測試。前面提到的助手類應用、少兒教育應用、老人看護應用，是研究重點。

　　為了進行應用測試，英特爾中國研究院建立了實際的機器人硬件原型。左邊是其內部結構，由一個帶有英特爾Realsense攝像頭的電腦來控制一個全向移動底盤和頭部的轉動，其高度可調，以便適應成人與兒童的互動要求。

　　目前研究院已經在視覺感知等領域取得了階段性成果。顯示了利用Realsense攝像頭和SLAM技術生成家庭環境地圖，這在后續就可用來定位導航。研究院還開發了魯棒的跟蹤技術，可在多人同時出現的情況下，長時間正確地跟蹤一個特定用戶。在未來還會研發出更多相關技術和應用，這些技術也將服務于業界的合作伙伴助力開發出先進的服務機器人產品。

　　推動技術的研發與實際應用結合

　　對于機器人技術，大家關心的一個問題是，是否需要采用專用的人工智能芯片。

　　目前探索的一個方向被稱作混血計算(Hybrid computing)，其是指用通用處理器和其他架構一起合作來進行計算。不過，還處于早期探索的階段。

　　一個架構是否能成功地應用于服務機器人，需要看性能是否滿足應用的需求，功耗等是否合適，這是一個考慮多種因素平衡的選擇。

　　可以說現在的通用處理器與已有的一些其他計算單元(如向量處理單元、GPU)，已經可以為服務機器人提供一個理想的硬件架構，尤其是多功能的具有感知、認知功能的服務機器人。目前機器人主要的瓶頸，還是在應用需求的開發和感知、認知技術上。當然，未來的架構，也會隨著對應用的深入開發而不斷創新。硬件設計面臨的挑戰越來越大，需要不斷地適應未來發展的演變。同時也可以考慮用FPGA架構來為一些比較專門的應用提供加速，這樣在應用發生變化的時候，將具有更多的靈活性。