自上世纪50年代第一台机器人发明至今，机器人技术不断进步，昔日科幻作品对机器人的许多想象已成现实。比如，人类已制造出蚂蚁、蝴蝶、飞天水母等形形色色的仿生机器人，能够做出高难度体操动作的人形机器人，能够表现出超过62种面部表情的机器人，等等。随着智能传感、人工智能、大数据等技术快速发展，机器人不断被赋予与环境交互、模仿人类甚至自主学习等新技能。

　　当前，在产业升级、健康服务、国防安全、太空探索、科考与资源开发等关乎人类未来的领域，机器人的作用日益突出。机器人研究正在成为全球高科技竞争热点，许多国家都将机器人列入优先发展的产业技术行列。

　　超越三大历史阶段，共融机器人领跑未来

　　回顾历史，机器人的发展大致经历三个阶段。第一代机器人相当于“遥控操作器”，由人操作机械进行挖掘、搬运等工作，主要起到放大操作员力量的作用；第二代机器人能够根据离线编好的程序自动重复完成操作，目前工业生活中常见的工业机器人就是这一类；第三代机器人是智能机器人，可通过各种传感器获取环境信息，利用智能技术进行识别、理解、推理并作出规划决定，属于可自主行动、实现预定目标的交互机器人。工业领域中负责搬运、焊接与装配等任务的工业机器人、服务行业中的扫地机器人和炒菜机器人等都属此类。

　　机器人虽已广泛应用于国民生活和经济各领域，但其灵活性和智能决策能力等方面尚显不足。比如，工业机器人感知能力较弱，只能在稳定的环境中工作，即主要在结构化环境中执行各类确定性任务，否则就容易出错甚至伤人毁物。这就是为什么工业机器人经常“单兵作战”，甚至需要防护网将机器人作业区和工人作业区分开。服务机器人是应对未来全球人口老龄化趋势加剧的有效手段，但目前存在无法接受抽象指令、难以与人有效沟通、人机协调合作能力不足、安全机制欠缺等问题。特种机器人是代替人类在极地、深海、外星、核辐射场所、军事战场、受灾地域等危险区域执行任务的重要工具，但存在过度依赖编程和人类远程操作、自主性不足等问题。

　　克服上述不足、有效扩展和延伸人类能力，是未来机器人的发展方向——共融机器人应运而生。

　　实现“共融”目标，需要机器人技术多层面革新

　　共融机器人，是指能与作业环境、人、其他机器人自然交互，自主适应复杂动态环境并协同作业的机器人。“共融”具体包含三层含义：一是机器人与环境的自然交互。传统机器人在特定区域工作，目标简单、对象单一，但在实际生产生活中很难有如此纯粹的环境。让机器人走出车间，走进山地、雪地，来到人来人往的街道，甚至让机器人和人一起在动态环境中协同作业，是共融机器人的第一重目标。二是机器人之间的互助互补。两个人可以抬起更重的物品，三人一组的F1赛车服务人员可以在两秒内更换一个轮胎，一台复杂的内科手术需要多位医生和护士协作。机器人如何通过多“人”协作以实现单体能力的突破呢？这就是共融机器人发展的第二重目标，实现机器人之间的协作、互补，通过合作增强机器人整体功能和性能。三是机器人与人之间的协同作业。与人合作，不单指听人指挥，共融机器人还需要有自己的“判断”和“想法”。人是复杂的、动态的，和人协作是对机器人更高的要求。这时，机器人不再被动等待人的协助、不再一味依赖人的编程，而要能够主动感知并解决各种问题。

　　为实现以上与环境，与其他机器人，与人类共存、共事、共融的目标，机器人需要在“身体”“感知”和“意识”上进行革新。

　　机器人的结构要更加柔软，不仅有“骨”，还要有“肉”。机器人以钢铁铸就骨架，具有强大力量。但在这副“铁骨”之上，要长出柔软的“血肉”。比如工业机器人要满足铣、钻、抛、磨、削等制造任务需求，需要机器人结构具备更大的自由度和更强的顺应性，以实现曲面适应、柔顺抓取等功能。医疗康复、助老助残等应用，则更要求机器人结构从刚体、刚柔耦合发展为柔体、软体甚至流变体，以更好地适应使用者，保护使用者。

　　机器人的感知系统要更加灵活多样，实现多模态融合。人类之所以能够适应各种环境，离不开人类对不同环境的敏锐感知力。共融机器人同样需要这种多样化的感知能力。值得注意的是，多样化感知不是添加几个传感器这么简单，还有信号传输、运算、识别等许多工作要做。很多情况下，要识别外部环境的情况、他人的意图，需要多种模态信号的融合处理，需要机器人实时感知、理解甚至不断学习才能实现。

　　机器人群体协作沟通能力要更强、更自然。随着单个机器人感知能力的提升，以及机器人集群数量和形式的增加，机器人群体之间的信息沟通、独立智能和分布协作的重要性越来越高。未来，我们需要一个兼具个体自主性和群体合作性，同时具备实时性和安全性的分布式操作系统构架，来突破共融机器人的系统瓶颈。

　　共融机器人是机器人学科和技术发展重要方向，助力人类创造美好生活

　　共融机器人积极呼应社会发展需求和国家战略需求，是我国机器人学科和技术发展重要方向。可以预见的是，随着先进制造技术、信息技术以及人工智能技术的创新与发展，机器人制造水平将越来越高，“能工巧匠”“聪敏体贴”和“分工合作”等类型共融机器人将深刻影响人类生活。

　　“能工巧匠”型机器人将创造各种功能强大的智能制造装备，协助提升“中国制造”品质和“中国创造”影响力，实现制造业的转型升级。未来，各种新型操作、加工、装配机器人等，将可以满足大至飞机、航天器，小至电子零件的各种生产制造需求，现有的搬运、码垛、焊接机器人将获得新的提升和改进。

　　“聪敏体贴”型机器人将进入人类日常工作和生活，如康复机器人、外骨骼机器人等。一方面，机器人能够“聪敏”地感知人类意图，主动帮助人类完成一些任务，而不需要人类输入明确、繁杂的指令。另一方面，机器人也会更加“体贴”，采用柔性结构的穿戴式机器人将更好地和使用者的身体相适应，工厂中的协作机器人也能做到不打扰更不伤害劳动者。

　　“分工合作”型机器人将出现在各种特殊环境中，应用于抢险救灾、深海探索和国防安全等领域。这类机器人体型多样，不管环境空间狭小还是广袤，都可以通过分工合作，有效拓展和控制范围，完成重型操作任务。即便在部分损坏的情况下，这种分工合作型机器人仍可保持集群功能，从而积极适应灾难场景和突发情况。