人工智能机器人论文 10页-（文档标题）机器人进展2812019人工智能发展报告

[文档标题][文档副标题][日期][公司名称][公司地址]机器人 目录 1 机器人 21.1 机器人概念 21.2 机器人发展历史 31.3 人才概况 61.4 论文解读 81.4.1 论文题目：Robotic Pick-and-Place of Novel Objects in Clutter withMulti-Affordance Grasping and Cross-Domain Image Matching 91.4.2 论文题目：Using Simulation and Domain Adaptation to ImproveEfficiency of Deep Robotic Grasping 121.4.3 论文题目：Dex-Net 2.0: Deep Learning to Plan Robust Grasps withSynthetic Point Clouds and Analytic Grasp Metrics 141.4.4 论文题目：Deep Predictive Policy Training using ReinforcementLearning 171.4.5 论文题目：Learning Agile and Dynamic Motor Skills for LeggedRobots 191.4.6 论文题目： Making Sense of Vision and Touch: Self-SupervisedLearning of Multimodal Representations for Contact-Rich Tasks 221.4.7 论文题目：Robust Visual-Inertial State Estimation with MultipleOdometries and Efficient Mapping on an MAV with Ultra-Wide FOV StereoVision 261.5 机器人进展 281 2019人工智能发展报告 1 机器人 1.1 机器人概念机器人广义上包括一切模拟人类行为或思想以及模拟其他生物的机械（如机 器狗，机器猫等）。

狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议，有些电脑程 序甚至也被称为机器人（例如爬虫机器人）。联合国标准化组织采纳了美国机器 人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同 的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。一般由执行机构、驱动装 置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成”。机器人是综合了机械、电子、计 算机、传感器、控制技术、人工智能、仿生学等多种学科的复杂智能机械。目前人工智能机器人论文 10页，智能机器人已成为世界各国的研究热点之一，成为衡量一国工业化水平 的重要标志。机器人是自动执行工作的机器装置，因此，它既可以接受人类指挥， 又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。在 当代工业中，机器人指能自动执行任务的人造机器装置，用以取代或协助人类工作， 一般会是机电装置，由计算机程序或电子电路控制。机器人的范围很广，可以是自主 或是半自主的，从本田技研工业的ASIMO 或是TOSY 的TOPIO 等拟人机器人到 工业机器人人工智能机器人论文 10页，也包括多台一起动作的群机器人，甚至是纳米机器人。借由模仿逼真 的外观及自动化的动作，理想中的高仿真机器人是高级整合控制论、机械电子、计 算机与人工智能、材料学和仿生学的产物。

机器人可以作一些重复性高或是危险， 人类不愿意从事的工作，也可以做一些因为尺寸限制，人类无法作的工作，甚至是像 外太空或是深海中，不适人类生存的环境。机器人在越来越多方面可以取代人类，或 是在外貌、行为或认知，甚至情感上取代人类。机器人技术最早应用于工业领域，但随着机器人技术的发展和各行业需求的 提升，在计算机技术、网络技术、MEMS 技术等新技术发展的推动下，近年来， 机器人技术正从传统的工业制造领域向医疗服务、教育娱乐、勘探勘测、生物工 程、救灾救援等领域迅速扩展，适应不同领域需求的机器人系统被深入研究和开发。 过去几十年，机器人技术的研究与应用，大大推动了人类的工业化和现代化进程，[63] 并逐步形成了机器人的产业链，使机器人的应用范围也日趋广泛 。2机器人 1.2 机器人发展历史“机器人”一词最早出现在1920 年捷克斯洛伐克剧作家Karel Capek 的科幻 情节剧《罗萨姆的万能机器人》中。机器人从幻想世界真正走向现实世界是从自动化生产和科学研究的发展需 要出发的。1939 年，纽约世博会上首次展出了由西屋电气公司制造的家用机器 人Elektro，但它只是掌握了简单的语言，能行走、抽烟，并不能代替人类做家务。

现代机器人的起源则始于二十世纪40-50 年代，美国许多国家实验室进行了 机器人方面的初步探索。二次世界大战期间，在放射性材料的生产和处理过程中应用 了一种简单的遥控操纵器，使得机械抓手就能复现人手的动作位置和姿态，代替了 操作人员的直接操作。在这之后，橡树岭和阿尔贡国家实验室开始研制遥控式机械 手作为搬运放射性材料的工具。1948 年，主从式的遥控机械手正式诞生于此，开 现代机器人制造之先河。美国麻省理工学院辐射实验室（MIT Radiation Laboratory ）1953 年研制成功数控铣床，把复杂伺服系统的技术与最新发展的数 字计算机技术结合起来，切削模型以数字形式通过穿孔纸带输入机器，然后控制 铣床的伺服轴按照模型的轨迹作切削动作。上世纪 50 年代以后，机器人进入了实用化阶段。1954 年，美国的 GeorgeC. Devol 设计并制作了世界上第一台机器人实验装置，发表了《适用于重复作业的 通用性工业机器人》一文，并获得了专利。GeorgeC. Devol巧妙地把遥控操作器 的关节型连杆机构与数控机床的伺服轴连接在一起，预定的机械手动作一经编程 输入后，机械手就可以离开人的辅助而独立运行。

这种机器人也可以接受示教而能 完成各种简单任务。示教过程中操作者用手带动机械手依次通过工作任务的各个位 置，这些位置序列记录在数字存储器内，任务执行过程中，机器人的各个关节在伺 服驱动下再现出那些位置序列。因此，这种机器人的主要技术功能就是“可编程” 以及“示教再现”。上世纪60 年代，机器人产品正式问世，机器人技术开始形成。1960 年，美 国的Consolidated Control 公司根据GeorgeC. Devol的专利研制出第一台机器人 样机，并成立Unimation 公司，定型生产了Unimate（意为“万能自动”）机器 人。同时，美国“机床与铸造公司”（AMF）设计制造了另一种可编程的机器人3 2019 人工智能发展报告 Versatran （意为“多才多艺”）。这两种型号的机器人以“示教再现”的方式在 汽车生产线上成功地代替工人进行传送、焊接、喷漆等作业，它们在工作中表现出 来的经济效益、可靠性、灵活性，使其它发达工业国家为之倾倒。于是Unimate 和 Versatran 作为商品开始在世界市场上销售，日本、西欧也纷纷从美国引进机器 人技术。

这一时期，可实用机械的机器人被称为工业机器人。在机器人崭露头角于工业生产的同时，机器人技术研究不断深入。1961 年， 美国麻省理工学院Lincoln 实验室把一个配有接触传感器的遥控操纵器的从动部 分与一台计算机连结在一起，这样形成的机器人可以凭触觉决定物体的状态。随 后，用电视摄像头作为输入的计算机图像处理、物体辩识的研究工作也陆续取得成 果。1968 年，美国斯坦福人工智能实验室（SAIL）的J. McCarthy 等人研究了新 颖的课题——研制带有手、眼、耳的计算机系统。于是，智能机器人的研究形象 逐渐丰满起来。上世纪 70 年代以来，机器人产业蓬勃兴起，机器人技术发展为专门的学科。 1970 年，第一次国际工业机器人会议在美国举行。工业机器人各种卓有成效的 实用范例促成了机器人应用领域的进一步扩展；同时，又由于不同应用场合的特 点，导致了各种坐标系统、各种结构的机器人相继出现。而随后的大规模集成电路 技术的飞跃发展及微型计算机的普遍应用，则使机器人的控制性能大幅度地得到 提高、成本不断降低。于是，导致了数百种类的不同结构、不同控制方法、不同用 途的机器人终于在80 年代以来真正进入了实用化的普及阶段。

进入80 年代后， 随着计算机、传感器技术的发展，机器人技术已经具备了初步的感知、反馈能力， 在工业生产中开始逐步应用。工业机器人首先在汽车制造业的流水线生产中开始大 规模应用，随后，诸如日本、德国、美国这样的制造业发达国家开始在其他工业 生产中也大量采用机器人作业。上世纪 80 年代以后，机器人朝着越来越智能的方向发展，这种机器人带有 多种传感器，能够将多种传感器得到的信息进行融合，能够有效的适应变化的环境， 具有很强的自适应能力、学习能力和自治功能。智能机器人的发展主要经历了三个 阶段，分别是可编程试教、再现型机器人，有感知能力和自适应能力的机器人，智 能机器人。其中所涉及到的关键技术有多传感器信息融合、导航与定位、路径规划、 机器人视觉智能控制和人机接口技术等。4机器人进入 21 世纪，随着劳动力成本的不断提高、技术的不断进步，各国陆续进 行制造业的转型与升级，出现了机器人替代人的热潮。同时，人工智能发展日新 月异，服务机器人也开始走进普通家庭的生活。世界上许多机器人科技公司都在大 力发展机器人技术，机器人的特质与有机生命越来越接近。最近，波士顿动力公司在机器人领域的成就已经成为人们的焦点，其产品机器 狗 Spot 和双足人形机器人 Atlas 都让人大为惊叹。

Spot 的功能十分先进，可以前 往你告诉它要去的目的地，避开障碍，并在极端情况下保持平衡。Spot 还可以背负 多达四个硬件模块，为公司提供其他多款机器人完成特定工作所需的任何技能； Atlas 已经掌握了倒立、360 度翻转、旋转等多项技能，继表演跑酷、后空翻等绝 技之后，Atlas又掌握了一项新技能—体操，再次让我们大开眼界。图 10-1波士顿动力机器人 Spot 与 Atlas经过几十年的发展，机器人技术终于形成了一门综合性学科——机器人学 （Robotics）。一般地说，机器人学的研究目标是以智能计算机为基础的机器人 的基本组织和操作，它包括基础研究和应用研究两方面内容，研究课题包括机械手 设计、机器人动力和控制、轨迹设计与规划、传感器、机器人视觉、机器人控制语 言、装置与系统结构和机械智能等。由于机器人学综合了力学、机械学、电子学、 生物学、控制论、计算机、人工智能、系统工程等多种学科领域的知识，因此，也 有人认为机器人学实际上是一个可分为若干学科的学科门类。同时，由于机器人是 一门不断发展的科学，对机器人的定义也随着其发展而变化，目前国际上对于机器人 的定义纷繁复杂，RIA、JIRA、NBS、ISO等组织都有各自的定义，迄今为止，尚 没有一个统一的机器人定义。

52019人工智能发展报告 1.3 人才概况全球人才分布学者地图用于描述特定领域学者的分布情况，对于进行学者调查、分析各地 区竞争力现况尤为重要，下图为机器人领域全球学者分布情况：图 10-2机器人全球学者分布地图根据学者当前就职机构地理位置进行绘制，其中颜色越深表示学者越集 中。从该地图可以看出，美国的人才数量优势明显；欧洲也有较多的人才分布； 亚洲的人才主要集中在我国东部及日韩地区；其他诸如非洲、南美洲等地区的学 者非常稀少；机器人领域的人才分布与各地区的科技、经济实力情况大体一致。此外，在性别比例方面，机器人领域中男性学者占比90.7%，女性学者占比 9.3%，男性学者占比远高于女性学者。机器人领域学者的 h-index分布如下图所示：915387295596500数人153872955960>60 50-60 40-50 30-40 20-30