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美国国家机器人计划2.0:无处不在的协作机器人(NRI-2.0)

美国国家科学基金会       2017-10-31

未来,机器人可能会像如今的汽车、电脑和手机一样普及。机器人将在家中和办公室;协助医院,教室和工厂;帮助经营农场和矿山;在空中、陆地、水下和太空中探索。它们将帮助老年人和残疾人进行日常生活;帮助执行世俗或危险的任务;将成为自然灾害中的第一批应对者,拯救有需要的人并保护人类免受危害。无论大小,人类和协作机器人团队都将可靠而有效地合作,为个人和社会提供丰富的生活和工作质量。

NRI-2.0计划旨在研究实现无处不在的协作机器人这一愿景所需的基础科学、技术和集成系统。NRI-2.0计划以最初的NRI计划为基础,专注于无处不在(ubiquitous):将协作机器人无缝集成到人类社会的各个方面以及更远的地方。为了实现这一目标,NRI-2.0计划专注于对实现无处不在的协同机器人至关重要的四个主要领域的创新计算算法,设计,建模和分析技术的研究:可扩展性,可定制性,降低进入壁垒和社会影响。

可扩展性意味着机器人如何在数量急剧增加时有效协作。这包括让机器人与多个人类或机器人协调,形成共同机器人团队。为了实现可扩展性,协同机器人将需要在感知、计划、行动和学习方面取得根本性进展。此类活动可能需要以分布式方式完成,并且可能需要利用其他资源,包括云、软件代理或其他设备,例如手机和物联网。对于大型协同机器人团队,将需要创新方法来管理大规模物理和数字资源。为了便于接受,机器人行为需要透明,可解释且易读。预计这一重点将需要新的机器人设计和新的软件架构,特别是为了促进固有安全,安全故障和恢复模式以及自我诊断和自我修复的能力。

可定制性意味着机器人能够轻松适应新情况和与其合作的人类。可定制的机器人将能够在各种各样的情况下实现各种各样的任务,并且对于各种各样的人来说,对底层硬件和软件几乎没有或根本没有改变。它们应该能够了解其任务、环境和人类偏好,并相应地个性化的互动。协作机器人需要使用语言、动作和情感沟通渠道与新手和专家进行有效的多模式沟通,还需要感知或推断他人的行为和意图,计划和学习人与机器人的合作者,并与他们进行身体互动。

旨在降低准入门槛的研究旨在扩大更大的研究团体、学生和企业家对共同机器人的访问。方法可能包括创新的,低成本的开源硬件和软件、架构、可共享的测试平台以及可以轻松使用和扩充的其他资源。对于远程访问测试平台,其目标是与具有不同技能的远程用户共享机器人测试平台,需要在沉浸式,灵活的用户界面中进行创新研究;实时、低延迟性能;安全可达状态;并设计权衡以满足各种限制。

社会影响计划包括鼓励基础研究建立机器人并将其注入教育课程,并通过教育途径推进机器人工作,并了解机器人对我们的工作,社会机构和生活质量的社会和经济影响。相关的研究问题可以解决机器人对我们的工作,社会制度以及我们的生活和工作质量的社会和经济影响。相关主题包括了解未来共同机器人经济的复杂性;无处不在的合作机器人将如何影响经济和社会不平等;可以制定哪些政策来确保所有利益相关方群体在日常生活中受益于共同机器人的存在;以及如何开发协同机器人算法以确保协同机器人行为符合道德和法律规范,从而促进负责任的研究和创新。

NRI-2.0计划旨在加强机器人研究社区(robotics research community),促进创新和劳动力发展,加速进步,展示创新能力,并为创新建立生态系统。该计划旨在促进研究,以实现机器人行为的更大适应性和弹性,从而产生更强大,更强大的系统。该计划还旨在促进应对问责制,互操作性和信任挑战的新方法,这无疑是无处不在的共同机器人的愿景所产生的。

NRI-2.0计划得到联邦政府多个机构的支持,包括美国国家科学基金会(NSF)、美国农业部(USDA)、美国能源部(DOE)和美国国防部(DOD)。

为了实现NRI-2.0计划的愿景,资金将支持机器人科学和技术的基础研究,包括新方法、算法、设计、演示和分析,以及集成机器人系统的创新研究。虽然学科研究很重要,但NRI-2.0计划也鼓励跨学科项目。鼓励学术界、工业界、政府、非营利组织和其他组织之间的合作,通过研究人员,应用程序开发人员,用户和行业之间的合作,在基础科学与工程和技术开发与使用之间建立更好的联系。还将考虑为拟议的研究和教育活动增强和增加重要价值的国际合作。虽然NRI-2.0鼓励包含技术开发某些方面的项目,但基础研究应该占主导地位。


关键词:机器人