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智能机器人（前言版）研究报告.pdf

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：4.15M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    2018 智能机器人（前沿版） 研究报告 AMiner 研 究 报 告 第 十 二 期 清 华 大 学 计 算 机 系 － 中 国 工 程 科 技 知 识 中 心 知 识 智 能 联 合 研 究 中 心 （ K&I） 2018 年 9 月
    目录 1 概述篇 ................................................ 2 1.1 智能机器人的起源和发展 ................................................................................. 3 1.1.1 智能机器人起源 ........................................................................................ 3 1.1.2 智能机器人的全球发展 .......................................................................... 4 1.1.3 我国智能机器人发展现状 ...................................................................... 5 1.2 机器人发展相关政策 ........................................................................................ 5 2 人才篇 ................................................ 9 2.1 智能机器人研究学者全球分布 ........................................................................ 9 2.2 国际学者 ............................................................................................................ 11 2.3 国内学者 ........................................................................................................... 22 3 技术篇 ............................................... 35 3.1 感知与学习（Perception and Learning） ................................................. 36 3.2 规划与决策（Planning and Decision） .................................................... 37 3.3 动力学与控制（Dynamics and Control） ................................................ 38 3.4 人机交互（Interaction） .............................................................................. 39 4 传感器技术 ........................................... 41 4.1 视觉（Vision） ................................................................................................. 41 4.2 触觉（Tactile） ............................................................................................... 42 4.3 听觉（Auditory） .......................................................................................... 43 4.4 激光雷达（Lidar） ......................................................................................... 44 5 应用篇 ............................................... 47 5.1 无人驾驶 ........................................................................................................... 47 5.2 室内服务 ........................................................................................................... 47 5.3 物流运输 ........................................................................................................... 49
    5.4 极端环境........................................................................................................... 49 5.5 军事应用 ............................................................................................................ 51 6 比赛篇 ............................................... 54 6.1 机器人世界杯（RoboCup） ......................................................................... 54 6.2 国际智能机器人与系统大会（IROS） ........................................................ 54 6.3 机器人大赛（ICRA RoboMaster 机器人大赛） ....................................... 55 7 趋势篇 ............................................... 57 7.1 机器人与 AI 交叉研究 ..................................................................................... 57 7.1.1 历史热点图 ............................................................................................. 57 7.1.2 趋势预测 ................................................................................................. 58 7.2 我国机器人发展的前景展望 ......................................................................... 58
    - 图表目录 - 图 1 机器人学者全球分布地图 .............................................................................................. 9 图 2 智能机器人学者全球分布统计 .................................................................................... 9 图 3 各国智能机器人领域人才迁徙图 ............................................................................. 10 图 4 中美智能机器人人才迁入国对比 ............................................................................. 10 图 5 智能机器人领域专家 h-index 分布图 .................................................................... 11 图 6 中国智能机器人人才分布图 ...................................................................................... 22 图 7 中国智能机器人人才城市迁出图 ............................................................................. 22 图 8 中国智能机器人人才城市迁入图 ............................................................................. 22 图 9 智能机器人领域中国学者 h-index 分布 ................................................................ 23 图 10 机器人全球研究趋势 .................................................................................................. 35 图 11 1990-2016 年感知与学习研究趋势 .......................................................................... 36 图 12 1990-2016 年路径规划研究趋势 ............................................................................. 37 图 13 1990-2016 年动力学与控制研究趋势 .................................................................... 38 图 14 1990-2016 年人机交互发展趋势 ............................................................................. 39 图 15 视听机器人 .................................................................................................................... 44 图 16 运用激光雷达的扫地机器人..................................................................................... 45 图 17 Google 无人驾驶汽车 ................................................................................................. 47 图 18 本田公司服务机器人 ASIMO ................................................................................... 48 图 19 索尼公司机器狗 Aibo................................................................................................. 48 图 20 南极探冰机器人 .......................................................................................................... 50 图 21 美军“死神”无人机 ........................................................................................................ 51 图 22 美军新型战斗机器人 ................................................................................................. 52 图 23 2013 年 water 队夺冠 ................................................................................................. 54 图 24 第 29 届 IROS 大会 .................................................................................................... 55 图 25 ICRA RoboMaster 机器人大赛挑战现场 ............................................................ 55
    图 26 2007 年至今机器人学领域与人工智能领域交叉热点图 ................................. 57 图 27 机器人学领域与人工智能领域未来 3 年趋势热点图 ...................................... 58
    摘要 近二十年来，互联网的发展带动了一系列网络延展科技的发展，给人们的生活带来了翻 天覆地的变化。未来互联网将向物联网发展，而在物联网的时代，RT（Robotics Technology） 将取代 IT 成为全球经济增长的新引擎。作为集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工 智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备，智能机器人的诞生对未来 的生产生活产生了变革性的影响。智能机器人不仅广泛运用于工厂作业中，近两年来开始向 家庭生活运用渗透，智能机器人正在不断改变人们的生产生活方式。洞察智能机器人的发展， 把控智能机器人学未来的发展趋势，掌握国家对于智能机器人产业的政策动态，需要了解机 器人学的知识图谱、学科起源与主要研究学者等知识。本文从机器人学的发展概述出发，介 绍了机器人所运用的人工智能领域的关键技术，并根据 AMiner 数据挖掘了智能机器人学者 在国内外的分布，探讨了目前智能机器人的应用领域，还预测机器人学未来的发展趋势。本 研究报告对智能机器人这一课题进行了简单梳理，包括以下内容： 智能机器人概述。此篇首先对智能机器人概念进行概述；其次对智能机器人的诞生和机 器人学的建立及发展进行梳理，主要包括全球智能机器人领域的发展趋势和我国智能机器 人领域的发展现状；另外，还罗列并陈述了韩国、美国、法国、英国、德国、中国等国家影 响智能机器人发展的相关政策。 智能机器人领域人才介绍。基于 AMiner 大数据，对智能机器人领域专家进行深入挖掘 和介绍。包括顶尖学者的全球与中国分布、迁徙概况、h-index 分析，并依据 AMiner 评价体 系，在世界与中国两个层面各选取知名专家学者进行详细介绍。 智能机器人技术原理。主要介绍了感知与学习、规划与决策、动力学与控制、人机交互 这四个主要关键技术。 传感器技术。传感器技术的应用，使现代智能机器人具备了类人感知能力，为智能机器 人高精度智能化的工作提供了基础。该部分将基于视觉、触觉、听觉和雷达对传感器技术在 智能机器人上的应用状况进行阐述。 智能机器人在市场中的应用。主要对智能机器人应用最成熟的无人驾驶、室内服务、物 流运输、极端环境和军事应用等五个领域进行介绍。 世界知名机器人大赛。机器人世界杯、国际智能机器人与系统大会、机器人大赛为促进 智能机器人的研究和发展做出了重要贡献。 智能机器人发展趋势预测。智能机器人无论是在 AI 研究领域还是市场领域都有广阔的 发展前景。报告通过两部分对智能机器人发展趋势进行预测，第一部分运用 AMiner 对两个 领域知识图谱的计算，再对两个领域的细分子领域进行笛卡尔乘积热点挖掘，挖掘出历史数 据热点并对未来趋势进行预测；第二部分对我国智能机器人发展前景进行推测和展望。
    summary 概述篇
    1 概述篇 机器人学（Robotics）是与机器人设计、制造和应用相关的科学，又称为机器人技术或 机器人工程学，主要研究机器人的控制与被处理物体之间的相互关系。目前已经演变为机器 人相关的通用技术的学科分支。 机器人的诞生和机器人学的建立及发展，是 20 世纪自动控制领域最显著的成就之一， 是 20 世纪人类科学技术进步的重大成果。目前，全世界已经有近千万台机器人在运行，而 每年机器人的销售额仍然保持 20%以上的增长率。随着机器人应用领域的不断扩大，机器人 已从传统的制造业进入人类的工作和生活领域，对国民经济和人民生活的各个方面均已产 生重要影响。另外，随着需求范围的扩大，机器人结构和形态的发展呈现多样化，机器人系 统逐步向具有更高智能和更密切与人类社会融洽的方向发展。 机器人的种类繁多，根据不同的标准可以进行多种分类。国际学术界通常将机器人分为 工业机器人和服务机器人两大类。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人 工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从 1962 年美国研制出 世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品已成为柔性制造系统（FMS）、自动化 工厂（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动化工具。服务机器人是机器人家族中的 一个年轻成员，可以分为专业领域服务机器人和个人、家庭服务机器人。服务机器人的应用 范围很广，主要从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。而我国的机 器人专家从应用环境出发，将机器人分为工业机器人和特种机器人两类。工业机器人是面向 工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。特种机器人是除工业机器人之外的、用于非制 造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用 机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快甚至有独立成 体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。 人类的生活正朝智能化的方向不断发展，智能手机、智能电视、智能冰箱等层出不穷， 机器的智能化给人们的生活带来了极大的便利，机器人也不可避免地向着智能化发展。智能 机器人得以实现主要依赖于两项技术的突破：第一，人机互动方式的改善；第二，数据获取 与处理能力的提升。追溯这两项技术的学术之源，机器人学的发展为智能机器人产业的爆发 提供了智力支持。机器人学致力于研究如何进一步改善人际互动的方式与优化数据的获取 与处理。作为智能机器人产业核心推动力，机器人学的发展直接决定了智能机器人的人机交 互能力和数据的获取与处理能力。 智能机器人研究不仅是国家战略的需要，也是学科前沿交叉的典型代表，已成为国家科 技创新与发展的助推器。大数据与互联网、智能材料、仿生、微纳、3D 打印、柔性多体动 力学、传感与控制技术等的快速发展使得以合作、融合为特征的新一代智能机器人成为可能。
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