[论文解读] Next Generation Robotics

Henrik I. Christensen, Allison M. Okamura+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 29, 2016

Scientific Computing and Data Management被引用 4

一句话总结

本文基于计算社区委员会（Computing Community Consortium）赞助的研讨会，对过去五年机器人研究进展进行了前瞻性评估。它评估了人机协作的演变，识别了新兴趋势，并为下一代机器人研究提出了战略性建议，尤其强调了协作机器人（co-robots）和社会融合。

ABSTRACT

The National Robotics Initiative (NRI) was launched 2011 and is about to celebrate its 5 year anniversary. In parallel with the NRI, the robotics community, with support from the Computing Community Consortium, engaged in a series of road mapping exercises. The first version of the roadmap appeared in September 2009; a second updated version appeared in 2013. While not directly aligned with the NRI, these road-mapping documents have provided both a useful charting of the robotics research space, as well as a metric by which to measure progress. This report sets forth a perspective of progress in robotics over the past five years, and provides a set of recommendations for the future. The NRI has in its formulation a strong emphasis on co-robot, i.e., robots that work directly with people. An obvious question is if this should continue to be the focus going forward? To try to assess what are the main trends, what has happened the last 5 years and what may be promising directions for the future a small CCC sponsored study was launched to have two workshops, one in Washington DC (March 5th, 2016) and another in San Francisco, CA (March 11th, 2016). In this report we brief summarize some of the main discussions and observations from those workshops. We will present a variety of background information in Section 2, and outline various issues related to progress over the last 5 years in Section 3. In Section 4 we will outline a number of opportunities for moving forward. Finally, we will summarize the main points in Section 5.

研究动机与目标

• 评估过去五年机器人研究与开发的现状，特别是与国家机器人计划（National Robotics Initiative, NRI）的相关性。
• 评估未来机器人研究是否应继续以人机协作（协作机器人）为核心。
• 通过专家研讨会识别塑造机器人未来发展的关键技术、社会和伦理趋势。
• 基于社区路线图和专家意见，提出可操作的未来机器人研究建议。
• 为资助机构、研究人员和机构提供战略指导，以塑造机器人创新的下一阶段。

提出的方法

• 举办了两场专家研讨会——一场在华盛顿特区，另一场在旧金山，聚焦于机器人趋势和未来方向。
• 将研讨会的见解与现有路线图（包括计算社区委员会的2009年和2013年版本）进行整合。
• 分析了感知、操作、人机交互和自主性等领域的机器人研究进展。
• 评估了协作机器人在医疗、制造和服务环境等社会应用中的作用。
• 采用共识方法识别高影响力的研究机会和基础设施需求。
• 产出一份白皮书作为正式成果，以指导未来的科研投资和政策决策。

实验结果

研究问题

• RQ1 过去五年中，机器人领域取得了哪些重大进展，特别是在人机协作方面？
• RQ2 国家机器人计划对协作机器人的关注在多大程度上影响了研究与开发的轨迹？
• RQ3 哪些新兴技术和社会需求应塑造下一代机器人研究？
• RQ4 如何使机器人研究更好地与老龄化人口、安全性和可及性等社会挑战相契合？
• RQ5 为维持机器人领域的创新，需要哪些新的研究优先事项和基础设施投资？

主要发现

• 在机器人感知、操作和人机交互方面取得了显著进展，特别是在动态和非结构化环境中。
• 协作机器人范式——机器人与人类直接协作——已成为机器人研究与应用的核心主题。
• 机器学习、传感器融合和实时控制的进步，使机器人系统更加适应和响应迅速。
• 仍迫切需要改进标准、共享数据集和测试平台，以加速研究与评估。
• 机器人部署的伦理、法律和社会影响日益被视为研究规划中不可或缺的组成部分。
• 机器人社区已凝聚成对未来发展研究的共同愿景，学术界、产业界和政府机构之间达成高度共识。