báo cáo nghiên cứu về hiện trạng và xu thế phát triển robot dịch vụ ở nước ngoài

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO NGHIÊN CỨU VỀ HIỆN TRẠNG VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN ROBOT DỊCH VỤ Ở NƯỚC NGOÀI Chủ biên: GS.TSKH. Nguyễn Thiện Phúc HÀ NỘI – TP HỒ CHÍ MINH 5/2010 2 NỘI DUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU VỀ HIỆN TRẠNG VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN ROBOT DỊCH VỤ Ở NƯỚC NGOÀI I. Giới thiệu chung II. Tổng quan về hiện trạng và xu thế phát triển robot dịch vụ ở các nước III. Robot dịch vụ thân thiện với con người IV. Tình hình ứng dụng và phát triển robot phục vụ an ninh quốc phòng trên thế giới 3 I.GII THIU CHUNG Ging nh con ngi, robot trong tng lai cn phi nhn thc c bn thõn mỡnh cng nh mụi trng thnh ngi bn ng hnh vi con ngi. Cỏi gi l ý thc ca mỏy múc l mt lnh vc khoa hc mi m. T ú phi lm sao cho robot t bit hc cỏch ng x, bit hc hi t nhng sai sút ca mỡnh. Cỏc nh khoa hc mi ch bt u cụng vic khụng d dng ny. Trờn nhng chng u ca con ng di y cỏc nh nghiờn cu v robot ging ngi ó gt hỏi c nhng thnh tu to ln, c bit trong nhng nm gn õy. Ngoi bn thõn cỏc loi robot ging ngi, cú th tr thnh cỏc thng phm, m cỏc b phn cu thnh cỏc robot ú, cng nh nhng kt qu thu c trong quỏ trỡnh nghiờn cu v robot ging ngi ó v s to ra hng lot thit b thụng minh phc v cho sinh hot i thng ca con ngi. Theo số liệu năm 2001 so với năm 2000 thị tr-ờng robot công nghiệp của Nhật Bản giảm tới 60%, nh-ng lại tăng nhu cầu về robot dịch vụ. Nhật Bản vẫn là n-ớc đầu t- cho robot công nghiệp nhiều nhất trên thế giới, là n-ớc có nền kinh tế robot hóa với khoảng 800.000 robot công nghiệp. Năm 2003 nhu cầu về robot của Nhật Bản tăng 25%. Mới đây Hàn Quốc đã vạch ra kế hoạch phát triển ngành công nghiệp robot thông minh. Hàn Quốc dự định nâng cao công nghệ robot thông minh và khă năng sản xuất nhằm xây dựng công nghiệp robot thông minh với tổng giá trị 100 nghìn tỷ won, t-ơng đ-ơng 96,8 tỷ USD, vào năm 2020 và xem robot thông minh có khả năng tiềm tàng để trở thành động cơ phát triển chủ lực của đất n-ớc. Hàn Quốc đã vạch kế hoạch đáp ứng tiềm năng trên bằng cách tăng c-ờng hợp tác giữa Chính phủ và các ngành kinh tế t- nhân trong việc xây dựng cơ sở công nghệ. Trong kế hoạch hành động của các công ty đặt quyết tâm sản xuất 4 các loại robot mà nhiều ng-ời có nhu cầu mua, để robot trở thành bạn của con ng-ời. Để ủng hộ kế hoạch này Chính phủ sẽ hỗ trợ đào tạo 20.000 chuyên gia và xây dựng khu công nghiệp robot hiện đại gần Seoul. Theo kế hoạch này Hàn Quốc có khả năng chiếm 15% thị tr-ờng robot thông minh trên thế giới vào năm 2013 với tổng giá trị đạt 30 nghìn tỷ Won. Tổng số hàng xuất khẩu có khả năng v-ợt 20 tỷ USD. Ngành này sẽ tạo công ăn việc làm cho khoảng 100.000 lao động. Theo Bộ khoa học Hàn Quốc, n-ớc này có thể trở thành một trong 3 quốc gia chế tạo robot thông minh lớn nhất thế giới. Ngy nay robot c ng dng trong 2 lnh vc ch yu l cụng nghip v dch v. Trong nhng nm gn õy robot dch v phỏt trin rt nhanh chúng vi nhiu chng loi, nhiu kh nng mi. Engelberger - ngi ó thit k ra loi robot cụng nghip u tiờn cụng ty Unimation (Hoa K) ó nhn ra rng: ó n thi im ca cỏc robot dch v li du n ca chỳng. ễng cng ó chuyn sang mt cụng ty chuyờn sn xut loi robot dch v vi tờn gi l Helpmate (ngi ph vic tr giỳp). Tuy nhiờn, robot cụng nghip vn gi vai trũ quan trng bi vỡ nú phc v trong ngnh sn xut, l ni ch yu l ra ca ci cho xó hi v t y cú ngun kinh phớ cho nghiờn cu phỏt trin. trong cỏc ngnh sn xut con ngi phi tớnh toỏn u vo, u ra nhanh chúng cú li nhun cao nht. Vỡ th y ngi ta vn thng ỏp dng robot tng bc, thay th tng chc nng lao ng. Vo u thp k 60, hỡnh nh robot trong khoa hc vin tng mi cú mt cỏc c s cụng nghip Hoa K v t ú xut hin thut ng robot cụng nghip. Cng v sau robot cụng nghip cng n gin i, ớt bc t do hn, ụi khi ch lm mt vi vic v hỡnh dỏng bờn ngoi chng cú gỡ phi ging ngi c nhng rt tinh thụng nh nhng ngi th rt chuyờn nghip. 5 Sự phát triển rầm rộ về robot giống người trong những năm gần đây đang đẩy mạnh việc khai thác khả năng tối đa của robot. Robot đã bước vào các sinh hoạt gia đình, lên xuống được cầu thang, giúp được một số việc vặt đơn giản trong nhà và chắc chắn trong tương lai không xa robot còn làm được nhiều việc hấp dẫn mà con người cần đến. Lúc đó các nhà công nghiệp lại chắt lọc những gì robot giống người có thể đem lại hiệu quả nhất để đưa chúng vào dây chuyền sản xuất, nhưng chả chắc phải có hình dáng bên ngoài giống người. Điều chắc chắn là mức độ giống người về mặt thông minh, trí tuệ sẽ được robot công nghiệp áp dụng càng ngày càng ở mức cao. Khi đó robot sẽ giống người ở chỗ có khả năng kết hợp giữa tay và mắt một cách nhạy bén, có khả năng ứng xử lại mọi sự biến đổi và mọi hiện tượng xảy ra mà chưa được lập trình trước đó v.v. Ngày nay cũng như mai sau, vị trí quan trọng của robot công nghiệp còn bởi vì mục đích hiện thực ý tưởng chiến lược là tự động hóa tổng thể sản xuất. “Hãy nghĩ về robot công nghiệp như một công cụ kinh doanh chiến lược, một công cụ giúp gây dựng tính cạnh tranh trong nền kinh tế toàn cầu”. Đó là lời của R. Shneider, chủ tịch Fanuc Robotics America Inc. Như vậy việc nghiên cứu về robot giống người, thực chất là nghiên cứu về robot thông minh, không chỉ làm việc trong nhà hoặc để vui chơi giải trí, mà còn vì mục đích chiến lược trong công nghiệp. Thị trường công nghiệp robot Nhật Bản sẽ vượt hơn 6000 tỷ Yên vào năm 2025. Cùng với sự tăng trưởng yêu cầu cao về robot công nghiệp, các nhà sản xuất robot Nhật Bản đang nâng cao tính chất cạnh tranh về robot dịch vụ (service robots). Ngành công nghiệp robot Nhật Bản sẽ tiếp tục tiến tới với những nhà sản xuất có tiếng đang hoạt động mạnh mẽ trong các liên doanh quốc tế. Một sản phẩm tiêu biểu cho robot dịch vụ của Nhật Bản là Asimo, một loại robot giống người (humanoid robot). 6 ASIMO xứng đáng là robot giống người hiện đại nhất trên thế giới. Từ những bước phát triển lâu dài, đầy khó gian khó, tới ngày hôm nay, với sự thành công của công nghệ i-walks và với 24 bậc tự do cho các khớp động, ASIMO đã có khả năng đi lại, xoay, rẽ một cách thuần thục, không khác biệt mấy so với con người. Chuyển động rẽ hay lên xuống của robot là hoàn toàn liên tục và mềm mại nhờ những bộ điều khiển dự báo để thay đổi trọng tâm cho phù hợp. Việc kiểm soát một cách chuẩn xác điểm đặt chân điểm đặt của phản lực sàn đã giúp cho robot có thể giữ được thăng bằng trong mọi tình huống. Những vòng phản hồi thông tin được thực hiện kịp thời để bộ điều khiển lập tức đưa ra tín hiệu nhằm thay đổi vận tốc hay trọng tâm của robot. Trên cơ sở đã thực hiện tốt nhiệm vụ đi lại của robot, các kỹ sư hãng Honda không ngừng triển khai thêm nhiều tính năng cho ASIMO với mục tiêu là giao tiếp thân thiện với con người. Một thành tựu nổi bật khác của ASIMO chính là khả năng nhận dạng. Những phát triển ưu việt về hoạt động nhận dạng đã giúp robot này có thể nhận dạng chính xác các vận thể chuyển động, định vị được không gian xung quanh, ghi lại đầy đủ các thông tin dưới dạng âm thanh v.v. Vì vậy, ASIMO có thể chào hỏi, nói chuyện, bắt tay, ghi nhớ các thông tin và phân biệt được những người đến gặp nó. Ngoài ra, với tính năng công nghệ thông tin mạnh mẽ, nó có khả năng can thiệp trực tiếp vào máy tính hay điện thoại di động của người dùng hoặc hướng dẫn với những thông tin từ Internet. Trong thời gian gần đây, các kỹ sư của Honda đã đẩy mạnh việc bổ sung cho robot khả năng làm việc tự động. Robot có thể tự học hỏi để rồi kết nối các chuỗi vận động cơ bản và điều chỉnh hành động của mình cho phù hợp trước một tình huống hoàn toàn mới, chưa được lập trình sẵn. Robot sẽ phải nhận thức được bản thân qua các tác động tương hỗ với môi trường và tạo ra cách cư xử bằng những tri thức mới mà nó học được. Robot sẽ bắt chước được khả năng tư duy như con người – đó là ước mơ lớn của các nhà khoa học nhưng không ít khó 7 khăn bởi tính phức tạp của nó. Tuy nhiên, với sự phát triển của nhiều ngành khoa học công nghệ liên quan, chúng ta có thể tin tưởng rằng những vấn đề khó khăn này sẽ được từng bước giải đáp. Những tập thể khoa học khác trên đất nước Nhật Bản nói riêng và trên thế giới nói chung đã được kế thừa những bước đi đột phá của ASIMO và trong thời gian gần đây đang nỗ lực đẩy mạnh các công trình nghiên cứu về các loại robot giống người. Qua quá trình dài trên 20 năm nghiên cứu về robot giống người từ thế hệ EO đến các phiên bản ASIMO đời mới hôm nay, Honda đã đóng góp rất to lớn cho sự phát triển về khoa học công nghệ robot. 8 II. TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN ROBOT DỊCH VỤ Ở CÁC NƯỚC Tài liệu “World Robotics 2009 Service Robots” công bố vào cuối tháng 2 năm nay đã cung cấp những thông tin mới nhất về tính hình ứng dụng và phát triển robot dịch vụ (service robots) trên thế giới. Đến cuối năm 2008 đã bán được 63.000 robot dịch vụ chuyên dụng. Trong đó có 20.000 robot phục vụ an ninh quốc phòng và cứu hộ, chiếm khoảng 30%. Tiếp theo là robot nông nghiệp (chủ yếu milking robot phục vụ sản xuất sữa) chiếm 23%, robot quét dọn (cleaning robots) chiếm 9%; Robot y tế (medical robots) và robot dưới nước (underwater robots) chiếm 8% mỗi loại; Robot xây dựng và đập phá (Construction và demolition robots) chiếm 7%; Robot di động 6% và robot tiếp vận 5%. Tổng giá trị các robot dịch vụ đã bán trong năm 2008 là 11,2 tỷ USD. Trong năm 2009 con số tương ứng đạt được là 4,4 tỷ USD đối với các robot gia dụng (houschold robots) và 2,2 tỷ USD đối với robot vui chơi giải trí (entertainment and leisure robots) bao gồm các loại như robot đồ chơi (toy robots), robot tiêu khiển (hobby robots) robot học tập (education robots) v.v. Tốc độ phát triển các loại robot dịch vụ đang tăng cao. Năm 2008 đã bán được 940.000 robot hút bụi chân không (vacuum cleaning robots), tăng 50% so với năm 2007 và hơn 21.000 robot cắt xén cỏ (lawn moving robots) đã được bán trong năm 2008. Các loại robot trợ giúp người khuyết tất (robots for handicap assistance) còn tương đối ít nhưng dự báo sẽ tăng gấp đôi trong khoảng 4 năm sau. Các loại robot di chuyển cá nhân (robots for personal transportaion) và các loại robot an ninh, giám sát khu nhà (home security and surveillance robots) được dự báo là tăng trưởng rất nhanh trong tương lai gần. 9 Theo kế hoạch trong các năm 2009 – 2012 sẽ được lắp đặt them 49.000 robot dịch vụ mới. Các lĩnh vực dịch vụ được tăng mạnh là quốc phòng, an ninh, cứu hộ, nông nghiệp, tiếp vận, giám sát, y tế và di động đa dạng. Dự báo rằng trong thời gian 2009 – 2012 sẽ bán được 11,6 tỷ USD các loại robot dịch vụ chuyên dụng. Trong đó có đủ các loại robot gia dụng như robot quét dọn, cắt xén cỏ, lau cửa sổ v.v.) và sẽ đạt mức 4,8 tỷ USD. Còn đối với các loại robot vui chơi giải trí có thể đạt mức 6,8 tỷ USD. Hình 1 là biểu đồ thị trường robot dịch vụ trong năm 2008 và dự báo trong các năm 2009 – 2012. Hình 1. Biểu đồ thị trường robot dịch vụ trong năm 2008 và 2009 - 2012 10 Hình 2 là biểu đồ so sánh việc sử dụng các loại robot gia dụng và robot vui chơi giải trí trong năm 2008 và dự báo các năm 2009 – 2012. Hình2. Biểu đồ so sánh robot gia dụng và robot vui chơi giải trí trong năm 2008 và 2009 - 2012 [...]... phát triển mở rộng phục vụ mục đích giải trí Thậm chí còn trở thành cầu thủ bóng đá đá thuê cho mỗi kỳ RoboCup Sự xu t hiện của AIBO đã tham gia giải quyết vấn đề xã hội nói trên cùng một số cơ sở nghiên cứu và chế tạo thiết bị thiết bị có sự trợ giúp của chính phủ AIBO là sản phẩm đầu tiên và cũng đã mở đầu cho việc nghiên cứu robot giống người Vi mục đích ban đầu là để chăm sóc và mua vui cho các ng-ời... thực hiện đ-ợc nhiều thao tác, mà còn thể hiện tình cảm và hành vi ứng xử tr-ớc những tình huống khác nhau Quan trọng hơn là AIBO đ-ợc tr-ởng thành từ chính những kinh nghiệm tích lũy đ-ợc Kết quả đó là b-ớc mở đầu cho sự phát triển robot thông minh AIBO ra đời nhằm mục đích, thoạt đầu là mun đồng hành với các cụ già sống cô quạnh - một vấn đề xã hội rất đ-ợc quan tâm ở Nhật Bản Sau đó phát triển mở rộng... lnh vc robot dch v ca Nht Bn, nhng robot ni ting v nhng robot mi ra i AIBO là một loại robot của hãng Sony, Nhật Bản AIBO là chữ viết tắt từ cụm từ tiếng Anh Artificial Intelligence roBOt - tạm dịch là Robot nhân tạo thông minh AIBO trong tiếng Nhật còn có nghĩa là người bạn đồng hành AIBO đ-ợc sinh ra để đồng hành với con ng-ời AIBO có hình dáng bên ngoài là một chú chó có khả năng tự di chuyển và tự... cm nh mt ngi bn gỏi thc s EMA cú th hỏt, nhy mỳa v gi tng mt n hụn õy li l mt bc tin na trong chin lc a robot n vi mi nh ca cỏc cụng ty sn xut robot ti Nht Bn 3.3 Robot ging ngi ca Nht Bn Mt sn phm tiờu biu cho robot dch v ca Nht Bn l Asimo, mt loi robot ging ngi (humanoid robot) ASIMO xng ỏng l robot ging ngi hin i nht trờn th gii T nhng bc phỏt trin lõu di, y khú gian khú, ti ngy hụm nay, vi s thnh... nhiu cụng vic khỏc 3.5 Robot ging ngi ca Trung Quc Robot ging ngi u tiờn ca Trung Quc Sau hai nm nghiờn cu, cỏc nh khoa hc Trung Quc ó ch to thnh cụng robot cú hỡnh dỏng ging ngi u tiờn ca nc ny, c bit l robot cú th thay i nột mt Robot sao thụng minh Robot ""Baizhixing"" ("sao thụng minh") l sn phm ca Trung tõm cụng ngh robot, Vin cụng ngh Cỏp Nh Tõn Mc dự ch cao cú 35cm song robot c thit k ging mt...III ROBOT DCH V THN THIN VI CON NGI Mt hng phỏt trin quan trng, nú va mc tiờu va l nguyờn nhõn xut hin, ú l robot dch v nhm phc v i sng con ngi Xu th phỏt trin robot dch v thõn thin vi con ngi c bt u t Nht Bn v cho n nay Nht Bn vn chn nú l hng u t ch yu 3.1 Nhu cu phỏt trin robot dch v than thin vi con ngi Nht Bn S hin din ca robot dch v hin nay ó c coi l iu hin nhiờn... thõn mỡnh 20 Robot EMIEW 2 Ci tin t phiờn bn robot EMIEW 1 c a ra t cỏc nm trc, EMIEW2 cú th di chuyn bng 2 chõn hoc kt hp vi cỏc bỏnh xe gn phớa di Vi mc tiờu phỏt trin robot cng sinh, Cụng ty Hitachi (Nht Bn) mong mun robot ny cú th thay th con ngi trong cỏc cụng vic tip tõn, bo v hoc lm tp v trong cỏc vn phũng Cụng ty Hitachi (Nht Bn) va tung ra th trng robot dng ngi mi cú tờn EMIEW 2 õy l robot u tiờn... ó lm nhng chuyờn gia robot hng u th gii thỏn phc khi hon chnh robot t iu chnh dỏng i u tiờn Hn Quc v th hai trờn th gii.Tip thu kt qu v kinh nghim ca ngi Nht ó u t n 300 triu USD vo cụng ngh robot v mit mi sut gn 2 thp niờn mi cho ra lũ ngi mỏy tiờn tin nht th gii, Asimo Hubo - robot ging ngi u tiờn ca Hn Quc Robot Hubo ra i ch sau khong 3 nm vi tng kinh phớ cha n 1 triu USD S xut hin ca Hubo lm cho... qu cuc nghiờn cu s dn n vic phỏt trin nhng robot gn ging ngi Th h robot thụng minh bit t suy ngh v x s, bit t hc hi ngy cng khụn hn ny s ngy cng ging ngi, ha hn s cú rt nhiu ng dng, thay th con ngi lm vic trong nhiu lnh vc 28 Robot EVER-2 Mt robot ging ngi th hai mang tờn EveR2-Muse va c gii thiu nh mt n ca s nhc pop ti Trin lóm Robot World 2006 COEX Seoul Robot cú hỡnh dỏng mt ph n Hn Quc trong ... nh khoa hc va to ra mt loi robot cú tớnh cỏch ging con ngi Loi robot c bit ny cú th khiờu v v lm nhng cụng vic vt trong nh Mahru l tờn ca con robot c bit ny Nú c phỏt trin cú th bt chc con ngi Nú cú th di chuyn i lờn, i xung t do v t ng dng li khi ang i b Bờn cnh ú, nú cng c lp trỡnh phỏt ra nhng mựi hng khỏc nhau phự hp vi tng loi cm xỳc Con robot c bit ny cao 1,5m c sn xut ti Vin khoa hc v Cụng . DUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU VỀ HIỆN TRẠNG VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN ROBOT DỊCH VỤ Ở NƯỚC NGOÀI I. Giới thiệu chung II. Tổng quan về hiện trạng và xu thế phát triển robot dịch vụ ở các nước. PHỐ HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO NGHIÊN CỨU VỀ HIỆN TRẠNG VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN ROBOT DỊCH VỤ Ở NƯỚC NGOÀI Chủ biên: GS.TSKH. Nguyễn Thiện Phúc . QUAN VỀ HIỆN TRẠNG VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN ROBOT DỊCH VỤ Ở CÁC NƯỚC Tài liệu “World Robotics 2009 Service Robots” công bố vào cuối tháng 2 năm nay đã cung cấp những thông tin mới nhất về tính