在過(guò)去五六年中，美國(guó)制造業(yè)出現(xiàn)了 60 萬(wàn)個(gè)新增崗位。而在同一時(shí)期，我們發(fā)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)中應(yīng)用的比例也有了很大的提高。過(guò)去三年中的每個(gè)季度，機(jī)器人的銷售量都在創(chuàng)造新的記錄，美國(guó)從未有過(guò)如此數(shù)量的機(jī)器人。
最主要的新增長(zhǎng)點(diǎn)在于與人協(xié)作的協(xié)作機(jī)器人。協(xié)作系統(tǒng)的新標(biāo)準(zhǔn)（ISO 10218 and ISO/TS 15066）提供了一個(gè)框架，為如何設(shè)計(jì)這些用于不同任務(wù)的系統(tǒng)提供了幫助。
隨著技術(shù)的發(fā)展，傳感器和處理器變得更加高效，機(jī)器人工業(yè)出現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)革命，產(chǎn)品變得更加靈活，易于操作。但是，機(jī)器人的設(shè)計(jì)應(yīng)用和部署仍然相對(duì)簡(jiǎn)單。目前業(yè)界仍然缺乏使用現(xiàn)代設(shè)計(jì)，部署更多傳感器，更加靈活的機(jī)器人系統(tǒng)，以供未經(jīng)訓(xùn)練的人使用。人機(jī)交互系統(tǒng)仍需要進(jìn)一步發(fā)展。機(jī)器人操作系統(tǒng)中的主要限制在于缺乏靈活的抓握機(jī)構(gòu)，這導(dǎo)致目前的機(jī)器人還不能在日常生活中廣泛應(yīng)用。我們需要對(duì)材料，集成傳感器和計(jì)劃/控制方法進(jìn)行新的研究，以使機(jī)器人能夠達(dá)到接近人類幼兒的靈活性。
機(jī)器人的應(yīng)用并不僅限于制造業(yè)，物流行業(yè)也在新技術(shù)的發(fā)展中受益。電子商務(wù)每年的增長(zhǎng)率超過(guò) 40%，Amazon Express，Uber Food 等新服務(wù)層出不窮，這些商務(wù)模式都是新技術(shù)出現(xiàn)的產(chǎn)物。最近我們看到 UPS 正在試驗(yàn)用無(wú)人車輛進(jìn)行最后一英里包裹配送。為了實(shí)現(xiàn)每天上百萬(wàn)件物品的配送，人們需要穩(wěn)健靈活的機(jī)械臂，同時(shí)也需要自動(dòng)平臺(tái)能夠在倉(cāng)庫(kù)中以每小時(shí) 30 英里的速度穿行。這些應(yīng)用要求研究者對(duì)多機(jī)器人協(xié)調(diào)系統(tǒng)投入研發(fā)力量，構(gòu)建先進(jìn)的的計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別和建模系統(tǒng)。其他的專業(yè)服務(wù)，如辦公室和商店的清理系統(tǒng)正在緩慢地發(fā)展，商店貨架的擺放對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的任務(wù)。基礎(chǔ)導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)，但這方面的主要挑戰(zhàn)是構(gòu)建長(zhǎng)期無(wú)需人類監(jiān)視的自動(dòng)系統(tǒng)。大多數(shù)此類專業(yè)系統(tǒng)仍然沒(méi)有良好的用戶界面，不能被非專業(yè)人士掌握。
在家用市場(chǎng)中，銷售最多的產(chǎn)品是吸塵和地板清潔機(jī)器人。最近我們看到了家庭伴侶機(jī)器人的出現(xiàn)。這其中包含遞送物品的機(jī)器人，和輔助教育兒童的機(jī)器人。伴侶機(jī)器人的風(fēng)潮即將出現(xiàn)，幾乎所有此類系統(tǒng)都只能完成有限的一些任務(wù)。如果我們想要讓兒童接受真正的教育，讓老人在家中能夠獨(dú)立生活，伴侶機(jī)器人仍需要在情景意識(shí)，穩(wěn)定性和服務(wù)種類方面有更大突破。
新一代的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于汽車，飛機(jī)，水下和空間探測(cè)器中。人類駕駛員每1億英里出現(xiàn)一次致命事故，而自動(dòng)駕駛汽車距離這樣的安全記錄還相去甚遠(yuǎn)。對(duì)于航空系統(tǒng)而言，民用空域的重新規(guī)劃是重要問(wèn)題，但無(wú)人機(jī)確實(shí)為運(yùn)輸，環(huán)境監(jiān)測(cè)等工作創(chuàng)造了新方式。在太空探索領(lǐng)域，主要的挑戰(zhàn)是從遙遠(yuǎn)的行星上獲取樣品，并把它們帶回地球。這些任務(wù)要求機(jī)器系統(tǒng)能被人類操作者靈活掌控。
工業(yè) 4.0 和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中出現(xiàn)的新標(biāo)準(zhǔn)將幫助我們獲得便宜普及的通信機(jī)制，應(yīng)用更多分布式計(jì)算和智能系統(tǒng)的新架構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)塑造更加智能化的體驗(yàn)環(huán)境，新的機(jī)器人系統(tǒng)會(huì)在用戶體驗(yàn)方面有很大提高。設(shè)計(jì)這種復(fù)雜的系統(tǒng)，保證它穩(wěn)定，可擴(kuò)展和高交互性非常重要，我們已經(jīng)看到新的方法和系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)入應(yīng)用范圍，機(jī)器人的宏觀概念和基本行為都會(huì)得到改觀。
我們看到了將新系統(tǒng)引入日常生活和工作中的趨勢(shì)，與此同時(shí)，員工培訓(xùn)也在變得越來(lái)越重要。新的勞動(dòng)力培訓(xùn)需要在所有層面上展開(kāi)，從初高中教育到技校，最后到各類學(xué)院。這些訓(xùn)練不能僅僅停留在學(xué)校里，也不能僅僅覆蓋年輕人，它需要深入社會(huì)的每一個(gè)角落。它是新技術(shù)造福人類的前提。
最后我們還要考慮將新技術(shù)納入美國(guó)現(xiàn)有的法律框架中，以保證這些技術(shù)不會(huì)存在風(fēng)險(xiǎn)，讓機(jī)器人在日常生活中能夠真正成為我們的伙伴。
路線圖文檔
該路線圖包含的章節(jié)針對(duì)機(jī)器人技術(shù)的不同使用案例，包括制造業(yè)轉(zhuǎn)型、下一代消費(fèi)者和專業(yè)服務(wù)、醫(yī)療保健、公共安全、地質(zhì)探索等等。這些領(lǐng)域的每一個(gè)都在獨(dú)立的章節(jié)中進(jìn)行了詳細(xì)的分析。隨后的一章節(jié)對(duì)整個(gè)領(lǐng)域做了一個(gè)整體研究路線圖。有些章節(jié)關(guān)注勞動(dòng)力開(kāi)發(fā)，法律道德問(wèn)題的探討，使用這些技術(shù)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境。最后一章節(jié)討論了用主要共享基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)幫助機(jī)器人研究。
