近年來(lái)，機器人研究取得了長(cháng)足的進(jìn)步，但要想在我們的生活中普及機器人仍是障礙重重�！禨cience Robotics》雜志列舉了機器人普及亟待解決的10大挑戰。

　　編輯們對機器人技術(shù)的未解決的難題進(jìn)行了在線(xiàn)調查，并組織了一個(gè)由機器人專(zhuān)家組成的專(zhuān)家小組，他們列出了30個(gè)最重要的主題，然后將其分成10大挑戰，這些挑戰可能在未來(lái)5到10年內產(chǎn)生重大影響。

　　以下是他們提出的十大挑戰：

　　1、新材料和制造方案

　　機器人專(zhuān)家正開(kāi)始不再局限于以往用電動(dòng)機、齒輪和傳感器制作機器人的方法，嘗試使用諸如人造肌肉、軟機器人技術(shù)和新的制造方法，將多種功能整合在一種材料中。但這些先進(jìn)的制造方法大多數還處于初期階段，因此將它們整合還難以實(shí)現。多功能的材料，如感應、移動(dòng)、能量收集或能量?jì)Υ娴�，可以讓機器人設計更高效。但是將這些不同的屬性組合在一臺機器上，需要使用新的方法，而新方法必定混合了微尺度制造技術(shù)和大規模制造技術(shù)。另一個(gè)有希望的研究方向是可以隨時(shí)間變化以適應環(huán)境或自我治愈的材料，但這需要做更多的研究。

　　2、仿生機器人和生物混合機器人

   大自然已經(jīng)解決了機器人專(zhuān)家們正在努力解決的許多問(wèn)題，因此許多人轉向生物學(xué)尋求靈感，甚至正努力把生命系統融入到他們的機器人中。但是，在復制肌肉的機械性能和生物系統提供自身能量的能力方面，仍然存在著(zhù)巨大的瓶頸。人造肌肉的發(fā)展已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，但是這種肌肉的健壯性、效率、活力和能量密度都需要提高。將活細胞嵌入機器人可以克服為小型機器人提供動(dòng)力的難題，也可以將自我修復和嵌入式傳感等生物特性嵌入機器人，不過(guò)如何整合這些部分仍然是一個(gè)重大挑戰。雖然越來(lái)越多的“機器人動(dòng)物”正在幫助人們解開(kāi)大自然的秘密，但我們還需要做更多的工作，來(lái)研究動(dòng)物如何在飛行和游泳等能力之間轉換，從而建造多通道平臺。

　　3、能量和能源

　　能源儲存是移動(dòng)機器人技術(shù)的一個(gè)主要瓶頸。無(wú)人機、電動(dòng)汽車(chē)和可再生能源對此的需求不斷增長(cháng)，推動(dòng)了電池技術(shù)的進(jìn)步，但多年來(lái)，根本挑戰基本沒(méi)有改變。這意味著(zhù)，在電池開(kāi)發(fā)的同時(shí)，要努力最小化機器人的用電需求，并且讓它們使用新的能源。讓它們從環(huán)境中獲取能量并通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸能量是值得研究的兩種極具前景的研究方向。

　　4、機器人集 群式處理任務(wù)

　　成群的簡(jiǎn)單機器人組裝成不同的結構來(lái)處理不同的任務(wù)，這可能是一種更便宜、更靈活的方案，用于替代大型的執行特定任務(wù)的機器人。更小、更便宜、更強大的硬件可以讓簡(jiǎn)單的機器人感知周?chē)�的環(huán)境，并與人工智能相結合，從而模擬出能在自然界鳥(niǎo)群中所看見(jiàn)的行為。但是，實(shí)現對不同規模的機器人群體最有效的控制方式需要做更多的工作——小的群體可以集中控制，但是大的群體需要分散成小群體再進(jìn)行控制。這些機器人還需要制造地更加堅固，能夠適應現實(shí)世界的變化條件，并能抵御有意或意外傷害。此外，還需要對具有互補功能的不同機器人進(jìn)行更多的研究。

　　5、航行與探索

　　機器人的一個(gè)關(guān)鍵用途是探索人類(lèi)無(wú)法到達的地方，比如深海、太空或災難區。這意味著(zhù)他們需要擅長(cháng)于探索和導航那些沒(méi)有地圖、且通常極為混亂和危機四伏的環(huán)境。主要的挑戰包括創(chuàng )建能夠適應、學(xué)習和從導航失敗中恢復的系統，并且能夠識別新的發(fā)現。這需要高度的自主性，讓機器人能夠對自己進(jìn)行監控和重新設置，同時(shí)能夠利用具有不同可靠性和準確性的多個(gè)數據源構建一個(gè)世界的圖像。

　　6、機器人技術(shù)本身

　　深度學(xué)習已經(jīng)徹底改變了機器識別模式的能力，但這需要與基于模型的推理相結合，創(chuàng )造出適應性強的機器人，能夠在工作過(guò)程中學(xué)習。這其中的關(guān)鍵之處在于創(chuàng )造人工智能，它能意識到自身的局限性，還能學(xué)習如何學(xué)習新事物。創(chuàng )建能夠從有限的數據中快速學(xué)習的系統，而不必從深度學(xué)習所需要的數以百萬(wàn)計的例子中學(xué)習，這一點(diǎn)也很重要。我們對人類(lèi)智力的進(jìn)一步理解將是解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵。

　　7、腦機接口

　　腦機接口將能夠對先進(jìn)的機器人進(jìn)行無(wú)縫控制，但也可以證明一種更快、更自然的方式來(lái)與機器人交流指令，或者只是用于幫助他們理解人類(lèi)的精神狀態(tài)。目前大多數測量大腦活動(dòng)的方法既昂貴又程序繁瑣，因此，在簡(jiǎn)潔、低功率和無(wú)線(xiàn)的設備上能起作用將非常重要。由于閱讀大腦活動(dòng)具有不精確性，它們也傾向于進(jìn)行擴展訓練、校準和適應。而且，它們是否會(huì )勝過(guò)一些更簡(jiǎn)單的技術(shù)，比如眼動(dòng)或閱讀肌肉信號，還有待觀(guān)察。

　　8、社會(huì )互動(dòng)

　　如果機器人要進(jìn)入人類(lèi)的生活，它們將需要學(xué)會(huì )與人類(lèi)打交道。但這并不簡(jiǎn)單，因為我們幾乎沒(méi)有具體的人類(lèi)行為模型，而且我們很容易低估我們與生俱來(lái)的人性中的復雜性。社交機器人需要能夠感知到細微的社會(huì )線(xiàn)索，比如面部表情或語(yǔ)調，理解它們所處的文化和社會(huì )環(huán)境，并對與它們互動(dòng)的人的心理狀態(tài)進(jìn)行建模，以適應與人類(lèi)進(jìn)行交流，無(wú)論是處于短期關(guān)系還是長(cháng)期關(guān)系的過(guò)程中。

　　9、醫療機器人

　　醫學(xué)是機器人在不久的將來(lái)會(huì )產(chǎn)生重大影響的領(lǐng)域之一。增強外科醫生能力的機器人設備已正常使用，但其中的一大挑戰在于在這樣高風(fēng)險的環(huán)境中提高這些系統的自主性。自動(dòng)化機器人助手需要能夠在各種場(chǎng)景中識別人體構造，并能夠使用態(tài)勢感知和語(yǔ)音指令來(lái)理解不同場(chǎng)景下的需求。在外科手術(shù)中，自動(dòng)化機器人可以執行手術(shù)流程中的常規步驟，讓外科醫生為病情更復雜的病人服務(wù)。在人體內部運作的微型機器人也有希望在未來(lái)普及，但使用這種機器人仍有許多障礙，包括有效的傳輸系統、跟蹤和控制方法，關(guān)鍵是找到能夠改進(jìn)現有方法的治療方法。

　　10、機器人倫理與安全

　　隨著(zhù)前面的挑戰被一一克服，機器人將逐漸融入我們的生活，但這一發(fā)展也將產(chǎn)生新的倫理難題。最重要的是，我們可能會(huì )過(guò)度依賴(lài)機器人。這可能會(huì )導致人類(lèi)失去某些技能和能力，使我們無(wú)法在失敗的情況下控制局面。我們最終可能會(huì )把出于道德原因需要人類(lèi)監督的任務(wù)委托給機器人，由此，人們在失敗的情況下便會(huì )把責任推卸給機器人。它還可以減少人們的自決權，因為人類(lèi)的行為會(huì )發(fā)生變化，以適應機器人和人工智能有效工作所需要的一些日�；顒�(dòng)和限制。