概括：
說到機器人，最近經常被提及的一個詞就是人工智能。人工智能是利用計算機實作類似人類智能行為的一門學科。機器人本身就是人工智能的最終應用目标之一。是以說到機器人，人們很容易想到人工智能。人工智能對于機器人來說确實非常重要。
如今的機器人已經能夠完成精準、重複性的工作，但它們往往無法靈活地調整自身以适應新任務，或應對陌生或不确定的情況。然而，這些情況正在發生變化，機器人正變得越來越聰明。我們不禁要問，讓機器人變得聰明的關鍵技術是什麼？這些技術在未來十年會發展到什麼程度？整個行業的應用前景又會如何？
随着家用機器人需求的不斷提升、人工智能相關技術的不斷進步以及硬體性能的增長，服務機器人近年來開始從實驗室走向家庭，并從掃地機器人等單一功能機器人發展為多功能的個人機器人。
感覺、認知和行為控制
按照通常的了解，機器人技術分為感覺、認知和行為控制三個部分。感覺部分主要基于視覺、聽覺和各類傳感器的資訊處理；認知部分負責更進階的語義處理，如推理、規劃、記憶、學習等；行為控制部分則具體負責對機器人的行為進行控制。
說到機器人，最近經常被提及的一個詞就是人工智能。人工智能是利用計算機實作類似人類智能行為的一門學科。機器人本身是人工智能的最終應用目标之一。是以說到機器人，人們很容易想到人工智能。人工智能對于機器人來說确實非常重要，而上面提到的三項技術都與人工智能有關。
從應用層面看，機器人具備一定的自主性，能夠與人、環境進行互動，相比以往的計算裝置（包括電腦、手機等）對智能的要求更高，這也是人工智能逐漸受到重視的原因之一。
傳統人工智能作為一門學科，起源于20世紀50年代的達特茅斯會議，幾經沉浮，在基礎理論和方法上積累了豐富的成果。從早期的符号計算系統到專家系統，再到20世紀90年代發展起來的機器學習、大資料分析等，都可以算是人工智能的範疇。在圖像、語音、搜尋、資料挖掘、社交計算等領域衍生出了一些相關的應用研究。其中，與機器人關系較為密切的有計算機視覺、語音與自然語言處理、代理等。
從技術角度看，人工智能要達到人類級别的智能還有很長的路要走，因為人類智能的機制還沒有被研究清楚。但從實用角度看，按照目前的技術進步，如果能夠部分模拟人類智能行為（如識别主人并進行相應的互動），并且達到良好的使用者體驗，短期内就會實作突破。當然，這還需要在技術研發上進一步解決該技術的實用性和魯棒性。
畢竟，過去很多機器人還隻是在實驗室或者受限環境（比如養老院）進行研發和測試，而新興的家庭服務機器人則會在家庭環境中獨立或者半獨立（通過與人協作）完成一定的服務，這對技術的穩健性提出了更高的要求。一些核心技術，比如計算機視覺、語音識别等，還在完善中，還沒有發展到完全成熟。這些都決定了，要實作真正實用、智能的家庭服務機器人系統，還需要相當深入的研發工作。
機器人不僅僅是一堆機器和晶片
在過去對服務機器人的研究中，一個典型的目标應用就是機器人能做家務，這就需要機器人能夠用手臂來操控物體（抓取和釋放）。雖然這些方面的研究很多，但從目前的技術進展來看，幾年後實作機器人做家務還有不少挑戰。
1、目前機器人尤其是人形機器人的成本太高，比如一個機械臂就要幾萬美元，一個機械手就要上萬美金，整個機器人的成本已經超出了普通家庭的承受能力。
2.機械臂的靈活性仍然難以與人手匹敵。
3. 安全性方面也存在問題，鋼鐵軀幹的機器人一旦進入家庭，可能因為程式錯誤而意外揮動或伸展手臂，對有血有肉的人造成極大傷害。
如果機器人暫時不能做家務，那它還有什麼用呢？這是很多人關心的問題。如果不能應用，機器人就隻是一堆機器和晶片而已。目前，除了掃地機器人等能實作相對單一功能的機器人外，機器人的許多其他用途仍在開發中。
作為一種新型智能裝置，普通使用者最關心的還是機器人能為他們做什麼？如前文所述，機器人目前還難以實作家務等應用，要達到人類智能的水準還需要很長的時間。是以在應用方面，也需要針對人工智能技術尤其是感覺和認知技術的現狀進行設計，充分利用最新技術來實作過去看似不可能實作的功能。預計未來十年，市場上出現的服務機器人将具有以下特點。
1、機器人将實作低成本。上篇文章提到，服務機器人如果要進入專業或家庭服務領域，成本必須足夠低。專業服務機器人的成本可以相對較高，而家庭服務機器人的成本則必須嚴格控制。
2、機器人将具備多功能特性。目前家庭中使用的服務機器人主要是能夠完成單一功能的機器人，比如掃地機器人。未來多功能機器人将有更大的發展。出于成本考慮，機器人中的一些處理器将用于多種應用。同時，随着技術的發展，機器人的應用會越來越多，機器人将能夠像人類一樣完成不同的任務。
3. 獨特的應用程式。這是使用者購買和使用服務機器人的主要動機。這些應用程式不是簡單地從現有的電腦或手機移植過來的應用程式，而是具備機器人應用程式獨有的特性，例如自主性、類似人類的控制以及與人類互動的能力。
4、能與人協作完成任務。由于機器人是為人服務的，是以需要與人進行多方面的互動，了解主人對服務的需求。另一方面，由于機器人的智能與人類相比還存在較大的差距，有些任務無法獨立完成，隻能在人的協助下完成。
5、機器人将具有較高的安全性。這包括資訊安全和實體安全。即不會給使用者帶來安全風險，甚至可以主動檢測并阻止一些可能帶來安全威脅的行為。著名的阿西莫夫三定律規定了機器人安全的基本規則。當然，如何具體實作這些安全，特别是實體安全，需要在機器人硬體和軟體上下功夫。
家用服務機器人和專業服務機器人未來将如何發展，成為業界關注的話題。
家庭服務機器人将實作以下典型應用。
1、家庭服務機器人将實作各種助手應用。智能手機上流行的個人助手軟體（Siri、Cortana等）将從虛拟、不可見進化為具有實體外觀的機器人可以實作的功能。可以想象一下，機器人助手可以幫助使用者查詢一些諸如天氣、限制車牌号等資訊，或者提醒使用者。聽起來和手機上的體驗沒什麼差別，但實際上體驗上有很多變化。使用者與機器人互動時，可以用更自然的方式，就像與人交流一樣，甚至可以看到機器人的表情，讓服務更加個性化。除了這些應用之外，服務機器人還可以在更多場景中充當人類助手。例如，服務機器人可以充當人類健身助手（見圖1），當人們在運動時，機器人可以像健身教練一樣提供一些建議。相信随着技術的發展，這樣的應用會越來越豐富。
2、家庭服務機器人助力兒童教育。由于服務機器人具有自主性和移動性，将為兒童教育帶來無限可能和更廣闊的應用空間。
3、家庭服務機器人将能為老人提供照護。包括中國在内的許多國家都已經或即将進入老齡化社會。中國老年人普遍希望居家生活，但子女工作繁忙，即使住在一起，也不能時時在身邊照顧老人。如果能利用家庭服務機器人提醒老人吃藥，或者在緊急情況下及時提供幫助，将大大提高居家老人的生活品質，讓子女更加安心。養老護理将是未來機器人的熱門應用，具有很大的社會價值。機器人能做的事情很多，除了直接與健康救助有關的功能外，還可以幫助老人看書看報，與老人進行簡單的聊天，進行情感關懷等。
對于專業服務機器人來說，根據專業應用領域的不同，其應用有很大差異。
1、在物流中心進行貨物配送。據悉，這項應用已經開始在亞馬遜等公司使用，未來還會不斷更新，比如可以自動取貨等。
2. 在零售店、櫃台、前台等場所為顧客提供服務。這些服務機器人可以接待顧客，回答一些基本的問題。它們還可以幫助顧客拿包、端茶送水，并為顧客指路。
3、機器人攝影師。機器人攝影師可以不知疲倦地穿梭于客人之間，幫助人們拍攝高品質的照片。當然，這個功能也是家庭服務機器人上的一個新功能。
4、智能安保機器人。在一些警力不足的地方，如果有智能安保機器人24小時巡邏，将起到很好的震懾作用，減少犯罪的發生。
關鍵技術與挑戰
可以預見，服務機器人在未來将會有很多有趣的應用，但從技術實作的角度來說，仍然存在很多挑戰。
上述提到的機器人三大技術領域包括感覺、認知和行為控制，其中行為控制技術相對積累了較多的技術。至于近期能夠真正大規模應用的服務機器人，則更傾向于發展低成本的機器人。例如機械結構相對簡單的輪式機器人（隻有輪式移動平台加上可移動的頭部，一般沒有臂或臂比較簡單），由于其控制部分比較簡單，感覺與認知方面的技術就顯得尤為重要。綜合以往機器人領域的研究進展和應用的初步分析，可以認為以下感覺與認知技術将是實作應用的關鍵。
1、三維導航定位技術。無論何種機器人，隻要是移動的，都需要在家裡或其他環境中進行導航定位。其中，SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）技術可以同時進行定位和建圖，在學術研究中已經取得了大量的技術積累。但對于實際系統而言，由于實時性和低成本的要求（例如不可能使用較昂貴的雷達裝置）以及家居環境的動态變化（物品的擺放），對導航定位技術提出了更高的要求，仍需要進一步的研究和開發。
2、視覺感覺技術。包括人臉識别、手勢識别、物體識别、情緒識别等相關技術。視覺感覺技術對于機器人與人類的互動來說是一項非常重要的技術。
3.語言互動技術。包括語音識别、語音生成、自然語言了解、智能對話系統等。
4、文字識别技術。生活中有很多文字資訊，比如書報、物品的标簽資訊等，這也需要機器人能夠通過攝像頭識别文字。相比傳統的掃描後識别文字，通過攝像頭就能識别文字。
5、認知技術：機器人需要逐漸實作規劃、推理、記憶、學習、預測等認知功能，變得更加智能。
從目前的研究現狀來看，服務機器人面臨的關鍵技術已經取得了很大進展，但還有不少問題尚待解決。
推動技術研發與實際應用相結合
說到機器人，大家關心的一個問題就是是否需要專用的人工智能晶片。
目前正在探索的一個方向是混合計算，即使用通用處理器和其他架構進行計算，但目前還處于早期探索階段。
一種架構能否成功運用到服務機器人上，取決于其性能是否滿足應用需求、功耗是否合适，這是一個需要平衡多種因素的選擇。
可以說，目前的通用處理器和一些其他現有的計算單元（如矢量處理單元，GPU）已經可以為服務機器人，特别是具有感覺和認知功能的多功能服務機器人提供理想的硬體架構。目前機器人的主要瓶頸還是在應用需求和感覺認知技術的發展上。當然，未來的架構也會随着應用的深入發展而不斷創新。硬體設計面臨的挑戰越來越大，需要不斷适應未來發展的演進。同時也可以考慮利用FPGA架構為一些比較專業的應用提供加速，這樣當應用發生變化的時候，就會有更大的靈活性。