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机器人40白皮:云-边-端融合的机器人系统和架构-6-33页.pdf
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机器人 4.0 白皮书
I
目 录
1. 迈向云-边-端融合的机器人 4.0 时代 .......................................................................................... 1
1.1. 数字经济的基础设施和发展趋势 ......................................................................................... 1
1.2. 机器人技术发展主要阶段分析 ............................................................................................. 1
1.3. 应用领域分析和大规模商用的难点 ..................................................................................... 2
1.4. 机器人 4.0 的定义和发展机会 ............................................................................................. 3
1.5. 白皮书结构说明 ..................................................................................................................... 4
2. 人工智能和 5G 通讯技术推动机器人架构创新 ......................................................................... 4
2.1. 人工智能技术演进和应用现状 ............................................................................................. 4
2.2. 5G 通讯技术的演进和应用现状 .......................................................................................... 5
2.3. 云端大脑对机器人能力的增强 ............................................................................................. 6
2.4. 边缘计算对机器人服务的提升 ............................................................................................. 6
2.5. 云-边-端一体化对机器人系统的支撑 ................................................................................. 7
3. 机器人 4.0 核心技术 ..................................................................................................................... 7
3.1. 云-边-端的无缝协同计算 ..................................................................................................... 8
3.2. 持续学习和协同学习 ............................................................................................................. 9
3.3. 知识图谱............................................................................................................................... 10
3.4. 场景自适应 ........................................................................................................................... 10
3.5. 数据安全............................................................................................................................... 11
4. 云端大脑和安全专网的实践与思考 ........................................................................................... 12
4.1. 云端智能机器人架构 ........................................................................................................... 12
4.2. 云端机器人大脑 ................................................................................................................... 12
4.3. 机器人安全专网的实践 ....................................................................................................... 13
5. 边缘智能支持多机器人协作的实践与思考 ............................................................................... 15
5.1. 工业机器人发展趋势 ........................................................................................................... 15
5.2. 多机协作应用 ....................................................................................................................... 16
机器人 4.0 白皮书
II
5.3. 多机器人边缘智能系统架构 ............................................................................................... 17
6. 服务机器人的场景认知、进化和业务赋能的思考 ................................................................... 19
6.1. 服务机器人多源异构数据协同认知 ................................................................................... 19
6.2. 云端一体架构支撑下的服务机器人认知进化 ................................................................... 20
6.3. AIOT 技术浪潮背景下服务机器人如何赋能业务 ............................................................ 21
6.3.1. 服务机器人与业务场景的深度连接 ........................................................................... 21
6.3.2. 案例简析:服务机器人 AIOT 赋能智慧银行、智慧检务 ....................................... 21
6.3.3. 展望:AIOT 领域服务机器人的市场机遇 ................................................................ 23
7. 协同创新与合作共赢 ................................................................................................................... 23
7.1. 机器人 4.0 的基础通用参考平台 ....................................................................................... 24
7.2. 知识融合............................................................................................................................... 25
7.3. 众包与群体智慧 ................................................................................................................... 25
7.4. 仿真训练............................................................................................................................... 25
7.5. 机器人即服务 ....................................................................................................................... 25
8. 总结与展望 ................................................................................................................................... 26
参考文献 .............................................................................................................................................. 27
术语表 .................................................................................................................................................. 28
致 谢 ..................................................................................................................................................... 29
机器人 4.0 白皮书
1
1. 迈向云-边-端融合的机器人 4.0 时代
1.1. 数字经济的基础设施和发展趋势
近年来,数字经济正在席卷全球,全球经济向数字经济迁移已经势在必然,数字经济已经
成为国家的核心竞争力。据上海社科院测算,2016 年到 2018 年,中国数字经济对 GDP 增长的
贡献率分别达到了 74.07%、57.50%和 60.00%。预计 2019 年中国数字经济增长仍将占到
62.50%
[1]
。
数据成为驱动经济增长的核心生产要素。大数据和云计算等技术的融合,推动了物联网的
迅速发展,实现了人与人、人与物、物与物的互联互通,导致数据量呈现爆发式增长。数据如
同农业时代的土地、劳动力,工业时代的技术、资本一样,已成为数字经济时代的生产要素,
而且是核心的生产要素。数字技术出现后,网络和云计算成为必要的信息基础设施。随着数字
经济的发展,数字基础设施的概念更广泛,既包括了信息基础设施,也包括了对物理基础设施
的数字化改造
[2]
。
近年来,移动互联网、大数据、云计算、物联网、人工智能等信息技术的突破和融合发展
促进了数字经济的快速发展。数字经济驱动未来,数字经济成为经济社会发展的主导力量。作
为硬科技代表的机器人行业,将利用数字经济中的技术红利加速机器人的落地。人工智能、
5G 通讯、计算的模式等都对机器人领域有着潜在而巨大的贡献。
1.2. 机器人技术发展主要阶段分析
2017 年,中国信息通信研究院、IDC 国际数据集团和英特尔共同发布了《人工智能时代的
机器人 3.0 新生态》白皮书
[3]
,其中把机器人的发展历程划分为三个时代,分别称之为机器人
1.0、机器人 2.0、机器人 3.0。
图 1:机器人发展阶段示意图
机器人 1.0(1960-2000),机器人对外界环境没有感知,只能单纯复现人类的示教动作,
在制造业领域替代工人进行机械性的重复体力劳动。机器人 2.0(2000-2015),通过传感器和
数字技术的应用构建起机器人的感觉能力,并模拟部分人类功能,不但促进了机器人在工业领
机器人 4.0 白皮书
2
域的成熟应用,也逐步开始向商业领域拓展应用。机器人 3.0(2015-),伴随着感知、计算、
控制等技术的迭代升级和图像识别、自然语音处理、深度认知学习等新型数字技术在机器人领
域的深入应用,机器人领域的服务化趋势日益明显,逐渐渗透到社会生产生活的每一个角落。
在机器人 2.0 的基础上,机器人 3.0 实现从感知到认知、推理、决策的智能化进阶。
1.3. 应用领域分析和大规模商用的难点
当前,全球机器人市场规模持续扩大,工业机器人市场增速稳定,服务机器人增速突出。
2018 年,全球机器人市场规模达 298.2 亿美元,2013-2018 年的平均增长率约为 15.1%
[4]
。在装
备制造领域,机械臂凭借强大的负重能力和精准的抓取操作代替着工人的双手;在物流领域,
智能仓储机器人和无人搬运车不断提高着运输效率;在生活服务领域,家用清洁机器人和服务
机器人正成为许多家庭的私人保姆和小秘书。
工业制造领域分析
目前,工业机器人在汽车、金属制品、电子、橡胶及塑料等行业已经得到了广泛的应用。
随着性能的不断提升,以及各种应用场景的不断清晰,2013 年以来,工业机器人的市场规模
正以年均 12.1%的速度快速增长,预计到 2020 年将达到 230 亿美元的销售额
[4]
。随着人力成本
的上升,工业制造领域的应用前景良好,将会保持快速增长的势头。同时,工业机器人需要拥
有更高的灵活性、更强的自主避障和快速配置的能力,提高整体产品的易用性和稳定性。
消费服务领域分析
服务机器人虽然整体销售额低于工业机器人,但近几年一直维持着较高的年增长率,商用
服务机器人在商场、银行、酒店、机场等应用场景有了更多的落地部署,主要提供导览、问询、
送物等基础服务。同时,家用服务机器人悄然进入千家万户,扫地机器人销量在家用服务机器
人销量中占主要份额,成为目前家务机器人中的主导品类。由于本体能力不足,隐私、安全方
面的问题,家庭管家机器人和陪伴型机器人的市场渗透率较低。2013 年以来全球服务机器人
市场规模年均增速达 23.5%,预计 2020 年将快速增长至 156.9 亿美元
[4]
。
从整个技术发展和市场环境看,机器人产业拥有以下发展推力:
成熟的生态系统
老龄化人口趋势和新兴市场
更多智能产品互联和智能家庭建设
人工智能、自然语言理解能力的增强
大规模商用的难点
在以上几点的助推下,机器人产业会继续快速发展,但要达到大规模商用,还有很多难点
需要解决。
首先,机器人目前的能力不能满足用户期望,缺少关键场景。得益于人工智能带来的红利,
近年来机器人感知能力提升明显,可以通过视觉进行人脸识别,做语音交互。但是要真正替代
人类的劳动时间,做一些实际工作,机器人除了要具备感知能力,还要能够理解和决策。机器
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