我國(guó)應(yīng)加緊部署下一代智能機(jī)器人

中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院裝備工業(yè)研究所所長(zhǎng)

【摘要】機(jī)器人是典型的智能產(chǎn)品，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，智能機(jī)器人的應(yīng)用正日益從工業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)展到國(guó)防軍事、教育娛樂、醫(yī)療康復(fù)、助老助殘、救援救災(zāi)等其他領(lǐng)域。目前，智能機(jī)器人的市場(chǎng)需求呈現(xiàn)新特點(diǎn)，技術(shù)進(jìn)步呈現(xiàn)新趨勢(shì)，產(chǎn)品研發(fā)呈現(xiàn)新熱潮。發(fā)達(dá)國(guó)家正以此為契機(jī)，紛紛對(duì)智能機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行戰(zhàn)略部署，以搶占產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。反觀我國(guó)，傳統(tǒng)機(jī)器人及關(guān)鍵部件技術(shù)總體薄弱，產(chǎn)業(yè)面臨空心化風(fēng)險(xiǎn)；智能機(jī)器人部署不足，與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距很可能被進(jìn)一步拉大；機(jī)器人市場(chǎng)需求激增，但同時(shí)面臨產(chǎn)業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。為此，我國(guó)應(yīng)該加緊部署智能機(jī)器人戰(zhàn)略，建立技術(shù)創(chuàng)新載體，加大技術(shù)研發(fā)力度，明確產(chǎn)品發(fā)展方向，完善標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，搶占機(jī)器人技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的下一個(gè)制高點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】智能機(jī)器人 戰(zhàn)略部署 差距 競(jìng)爭(zhēng)

【中圖分類號(hào)】 TP242.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2017.04.011

機(jī)器人是典型的智能產(chǎn)品，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，智能機(jī)器人的應(yīng)用正日益從工業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)展到國(guó)防軍事、教育娛樂、醫(yī)療康復(fù)、助老助殘、救援救災(zāi)等其他領(lǐng)域。由于智能制造推動(dòng)生產(chǎn)方式變革，人類對(duì)于智能服務(wù)的需求不斷提升，智能機(jī)器人的作用日益凸顯。發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛對(duì)智能機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行戰(zhàn)略部署，以搶占產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。發(fā)達(dá)國(guó)家的智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)剛剛起步，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距并不大。因此，我國(guó)應(yīng)抓住這一契機(jī)，加緊部署智能機(jī)器人戰(zhàn)略，搶占機(jī)器人技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的下一個(gè)制高點(diǎn)。

智能機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)

市場(chǎng)需求呈現(xiàn)新特點(diǎn)。智能機(jī)器人是一種在人類生產(chǎn)、生活環(huán)境中能與人自然交互并協(xié)同作業(yè)，具備精細(xì)作業(yè)能力的新一代機(jī)器人。它與傳統(tǒng)機(jī)器人不同，不依靠事先編制的程序，對(duì)外界的感知能力很強(qiáng)，能在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下完成動(dòng)態(tài)、復(fù)雜、靈活、精細(xì)的作業(yè)，實(shí)現(xiàn)多機(jī)協(xié)同，成為人類的助手。隨著社會(huì)的快速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人無法適應(yīng)小批量定制、個(gè)性化制造、柔性制造等需求。此外，目前的服務(wù)機(jī)器人尚處于產(chǎn)業(yè)化孕育期，不具備相應(yīng)的智慧和思維，無法滿足醫(yī)療護(hù)理、助老助殘等社會(huì)需求。因此，人們對(duì)于智能機(jī)器人的需求愈加強(qiáng)烈。

技術(shù)進(jìn)步呈現(xiàn)新趨勢(shì)。第一，提升學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力。在當(dāng)前的系統(tǒng)環(huán)境中，可以容忍機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)有更大的不確定性。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的可行途徑是示教。一個(gè)執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器人需要觀察人類工作環(huán)境多次，通過重復(fù)執(zhí)行相同的任務(wù)學(xué)會(huì)模仿人類。另外，機(jī)器人系統(tǒng)通過“迭代學(xué)習(xí)”技術(shù)提高自身的速度和可靠性，進(jìn)而超越人類的適應(yīng)性。

第二，提升建模、分析、仿真、控制能力。建模、分析、仿真和控制能力是復(fù)雜系統(tǒng)必不可少的關(guān)鍵因素。為了充分改進(jìn)設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)，模型和仿真技術(shù)需要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并結(jié)合搜索和優(yōu)化技術(shù)，在生產(chǎn)制造系統(tǒng)的各個(gè)方面進(jìn)行仿真操作。

第三，提升控制和計(jì)劃能力。機(jī)器人未來將需要更先進(jìn)的控制和規(guī)劃算法，來處理具有更大不確定性、較寬公差和大量電流自由度比的系統(tǒng)。這可能涉及到將機(jī)器人的手臂末端效應(yīng)器放置在移動(dòng)基地。一般機(jī)器人可能具有12個(gè)自由度，但極端擬人化的人形機(jī)器人可能有60個(gè)自由度。新的規(guī)劃方法需要結(jié)合新技術(shù)，例如數(shù)學(xué)拓?fù)浜徒谝?guī)劃，從而能夠有效地搜索強(qiáng)大的高維空間。

第四，提高感知能力。為了監(jiān)控工作進(jìn)展及周圍情況，未來的工廠機(jī)器人需要改進(jìn)其感知系統(tǒng)。除了任務(wù)監(jiān)控之外，機(jī)器人應(yīng)能夠檢查子裝配體和產(chǎn)品組件所花費(fèi)的時(shí)間，以避免浪費(fèi)時(shí)間和資源。要做到這一點(diǎn)，就需要更好的觸覺傳感器和圖像理解方法，傳感器必須能夠構(gòu)建起零件的幾何模型和物理模型。

第五，構(gòu)建新的機(jī)制和高性能驅(qū)動(dòng)器。機(jī)器人發(fā)展歷來注重機(jī)械傳動(dòng)器的精確性、可重復(fù)性和分辨率等性能指標(biāo)。但如果機(jī)器人被用于一些新興環(huán)境領(lǐng)域，如納米和微觀尺度操縱下的環(huán)境、對(duì)材料敏感的環(huán)境以及與人類共享的環(huán)境中，就需要對(duì)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)機(jī)制和材料選擇進(jìn)行重新思考。

第六，發(fā)展人機(jī)交互能力。制造業(yè)工作環(huán)境需要重視人類的相互作用和機(jī)器人的安全性。任何涉及人機(jī)交互的活動(dòng)必須能提供有利的改進(jìn)結(jié)果?？紤]最終用戶的需求而設(shè)計(jì)的機(jī)器人系統(tǒng)不僅更安全，而且更具成本效益。簡(jiǎn)單、明確的接口和可以觀察到的、透明的行為使得人類與機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同工作。人類和機(jī)器人都需要容易理解的意向指標(biāo)。

第七，提高建模與陳述能力。新的制造機(jī)器人必須能夠與人類共享空間，并且能夠?qū)W會(huì)通過經(jīng)驗(yàn)來提高工作效率。要支持這樣的學(xué)習(xí)能力，機(jī)器人必須利用靈活、豐富的觀察技能并通過模仿人類來自主學(xué)習(xí)新技能。

第八，提高科學(xué)測(cè)量的能力。為了保證機(jī)器人的研究成果，需要加強(qiáng)生產(chǎn)車間底層的測(cè)量工作，并以此評(píng)估科學(xué)進(jìn)步和技術(shù)轉(zhuǎn)讓的效果?？茖W(xué)測(cè)量的廣泛因素包括基本的計(jì)量性能指標(biāo)、測(cè)試方法、參考工件和數(shù)據(jù)、參考架構(gòu)以及關(guān)鍵技術(shù)投入標(biāo)準(zhǔn)。

第九，發(fā)展“云機(jī)器人”與自動(dòng)化制造系統(tǒng)。制造系統(tǒng)需要與復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的、高維的環(huán)境進(jìn)行可靠的傳感和交互。2010年，“云機(jī)器人”的新范式出現(xiàn)，它要求將管理以及處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到云。“云機(jī)器人”至少在五個(gè)方面顯著提高了機(jī)器人性能：一是提供一個(gè)全球性的圖書館，包括圖像、地圖、對(duì)象數(shù)據(jù)的幾何形狀和機(jī)械屬性；二是基于樣本的統(tǒng)計(jì)建模和運(yùn)動(dòng)的需求計(jì)劃實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并行計(jì)算；三是機(jī)器人之間共享成果、軌跡和動(dòng)態(tài)控制；四是人類共享“開放源碼”的代碼、數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)、編程、實(shí)驗(yàn)和硬件建設(shè)，尤其是人氣高漲的ROS系統(tǒng)；五是實(shí)現(xiàn)問題檢測(cè)，并按需完成人類診斷。

產(chǎn)品研發(fā)呈現(xiàn)新熱潮。目前，多家科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)對(duì)智能機(jī)器人進(jìn)行了研發(fā)并形成了相應(yīng)的樣機(jī)或產(chǎn)品。在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，美國(guó)的Rethink Robotics生產(chǎn)了“具有常識(shí)”的Baxter，KUKA開發(fā)出人機(jī)協(xié)作機(jī)器人，瑞士的ABB生產(chǎn)了雙臂機(jī)器人，丹麥的Universal Robots生產(chǎn)了協(xié)作機(jī)器人UR10等。在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，美國(guó)的iRobot生產(chǎn)了Roomba系列清潔機(jī)器人，美國(guó)直覺外科公司生產(chǎn)了達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人，日本的軟銀生產(chǎn)了家用機(jī)器人Pepper。

發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛進(jìn)行戰(zhàn)略部署

日本的戰(zhàn)略部署。2015年1月，日本國(guó)家機(jī)器人革命小組發(fā)布了《機(jī)器人新戰(zhàn)略》，制定了日本實(shí)現(xiàn)機(jī)器人革命的三大戰(zhàn)略目標(biāo)和擬實(shí)施的六大重要舉措，明確了未來五年的戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃。六大重要舉措之一就是關(guān)注技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，具體推進(jìn)人工智能、模式識(shí)別、機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)、控制、操作系統(tǒng)和中間件等方面的技術(shù)研發(fā)，同時(shí)還要關(guān)注沒有被現(xiàn)有機(jī)器人技術(shù)體系納入其領(lǐng)域的創(chuàng)新。日本未來五年戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃的八項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)之一就是發(fā)展對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)影響重大的技術(shù)。

美國(guó)的戰(zhàn)略部署。2011年，美國(guó)公布了《國(guó)家機(jī)器人計(jì)劃》，計(jì)劃每年對(duì)人工智能、語(yǔ)音和圖像識(shí)別等方面的技術(shù)研究提供數(shù)千萬美元的支持。2013年公布的《機(jī)器人路線圖》指出，未來要攻克的機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)包括：非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的感知操作、像人類一樣靈巧的操作、裝配方面的適應(yīng)性和可重構(gòu)性、能與人類一起工作、具備在人類生產(chǎn)或生活真實(shí)場(chǎng)景中的自主導(dǎo)航能力、能自動(dòng)理解人的行為和心理狀態(tài)、具備人機(jī)交互能力、具備良好的安全性能等。

韓國(guó)的戰(zhàn)略部署。2014年8月，韓國(guó)貿(mào)易工業(yè)和能源部發(fā)布了第二個(gè)智能機(jī)器人開發(fā)五年計(jì)劃，擬投資26億美元支持智能機(jī)器人開發(fā)。該計(jì)劃的目標(biāo)是到2018年，機(jī)器人的市場(chǎng)規(guī)模從當(dāng)前的22億美元增加到79億美元，機(jī)器人公司從402家增加到600家。計(jì)劃的首要任務(wù)是發(fā)展服務(wù)型機(jī)器人，例如災(zāi)難救援和健康護(hù)理機(jī)器人等。此外，政府還提出要鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)企業(yè)加快實(shí)現(xiàn)與機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的融合（參照日本軟銀集團(tuán)的案例）。

歐盟的戰(zhàn)略部署。2014年，歐委會(huì)和歐洲機(jī)器人協(xié)會(huì)下屬的180個(gè)公司及研發(fā)機(jī)構(gòu)共同啟動(dòng)全球最大的民用機(jī)器人研發(fā)計(jì)劃“SPARC”。根據(jù)該計(jì)劃，到2020年，歐委會(huì)將共計(jì)投資7億歐元，協(xié)會(huì)將共計(jì)投資21億歐元，共同推動(dòng)機(jī)器人研發(fā)。2014年底歐盟發(fā)布的《地平線2020計(jì)劃》提出要向機(jī)器人領(lǐng)域新增1.02億美元的投資，支持相關(guān)研究和創(chuàng)新，推進(jìn)感知、人機(jī)交互、機(jī)電一體化、導(dǎo)航等機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。

我國(guó)智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景

傳統(tǒng)機(jī)器人及關(guān)鍵部件技術(shù)總體薄弱，產(chǎn)業(yè)面臨空心化風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)日本機(jī)器人協(xié)會(huì)分析評(píng)估，中國(guó)的機(jī)器人技術(shù)總體落后西方發(fā)達(dá)國(guó)家約20年，尤其是在人工智能、人機(jī)對(duì)話、醫(yī)療機(jī)器人、感知測(cè)量、移動(dòng)控制等技術(shù)領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國(guó)家有非常大的差距。智能機(jī)器人所需的關(guān)鍵部件，如高性能交流伺服電機(jī)、精密減速器、控制器等，中國(guó)長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。像精密減速器這類部件幾乎由日本的Teijin、Harmonic兩家公司壟斷，售價(jià)居高不下，這直接推高了我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，降低了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，使我國(guó)機(jī)器人的發(fā)展面臨著只能依靠加工、組裝的產(chǎn)業(yè)空心化風(fēng)險(xiǎn)。

智能機(jī)器人部署不足，差距有被進(jìn)一步拉大的風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)雖然在傳統(tǒng)機(jī)器人的技術(shù)研發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了初步進(jìn)展，但在信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與機(jī)器人技術(shù)結(jié)合方面仍然十分滯后?；ヂ?lián)網(wǎng)企業(yè)在發(fā)展機(jī)器人技術(shù)方面的意識(shí)不強(qiáng)，百度公司雖然已經(jīng)作出機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研發(fā)的部署，但尚未與傳統(tǒng)機(jī)器人企業(yè)形成合力以共同推進(jìn)下一代智能機(jī)器人的研發(fā)。如果不能抓住新一代智能機(jī)器人的發(fā)展機(jī)遇，任由國(guó)外公司（如谷歌）建成新一代智能機(jī)器人的系統(tǒng)平臺(tái)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)智能機(jī)器人的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用將更加被動(dòng)，技術(shù)方面的差距有被進(jìn)一步拉大的風(fēng)險(xiǎn)。

我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)需求激增，但面臨產(chǎn)業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。隨著我國(guó)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)速度的加快，機(jī)器人市場(chǎng)需求正呈現(xiàn)井噴式的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。自2013年起，我國(guó)已成為全球需求量最大的機(jī)器人市場(chǎng)。經(jīng)測(cè)算，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的需求量還將大幅增長(zhǎng)。目前，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人密度（每萬名工人的機(jī)器人擁有數(shù)量）僅為23臺(tái)，遠(yuǎn)低于韓國(guó)的396臺(tái)、日本的332臺(tái)、德國(guó)的273臺(tái)。

然而，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)總體上還處于起步階段，工業(yè)機(jī)器人缺乏品牌認(rèn)知度，最大的機(jī)器人企業(yè)年產(chǎn)機(jī)器人也僅僅只有千余臺(tái)。目前，機(jī)器人市場(chǎng)基本被外資企業(yè)占據(jù)，瑞典ABB、日本發(fā)那科和安川、德國(guó)庫(kù)卡等知名企業(yè)的產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)的占有率近90%。僅發(fā)那科一家的機(jī)器人產(chǎn)品就在我國(guó)占有23%的市場(chǎng)份額。隨著國(guó)外機(jī)器人企業(yè)紛紛將我國(guó)作為生產(chǎn)基地，自主品牌生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的市場(chǎng)空間將被進(jìn)一步壓縮，中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)凸顯。

接下來，筆者將以中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)為例，用具體數(shù)據(jù)分析中國(guó)機(jī)器人的市場(chǎng)需求。中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)需求源于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)表明，在工業(yè)化中后期推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的動(dòng)力由前期對(duì)資本、資源的投入轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)創(chuàng)新與效率提高。在提高制造業(yè)效率時(shí)，裝備水平的提升成為首要著手點(diǎn)，日本上世紀(jì)80年代工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的高速成長(zhǎng)就是這一觀點(diǎn)的有力例證。中國(guó)現(xiàn)階段的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展水平與日本上世紀(jì)80年代初期較為相似，在工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)需求方面也呈現(xiàn)出相似性。

在人均GDP方面，雖然目前中國(guó)的人均GDP低于日本80年代的數(shù)據(jù)，但中國(guó)的制造業(yè)主要集中在環(huán)渤海、長(zhǎng)三角、珠三角區(qū)域，即以北京、天津、遼寧、山東、江蘇、浙江、上海、廣東、福建、重慶、河南、安徽為樣本的區(qū)域。這些地區(qū)2011～2012年的人均GDP算術(shù)平均值為8935美元，2012～2013年為9880美元。在人口增長(zhǎng)方面，中國(guó)現(xiàn)階段的人口增長(zhǎng)率約為0.5%，而日本1980～1981年和1981～1982年的平均值分別為0.76%和0.71%，人口增速較為相似。在人口結(jié)構(gòu)方面，2013年中國(guó)0～15歲和65歲以上的人口比例為17.5%和9.7%，日本1980～1981年相同數(shù)據(jù)的平均值為23.42%和9.16%，這說明中國(guó)未來面臨的勞動(dòng)力短缺的程度高于日本上世紀(jì)80年代初期，但中國(guó)的人口存量大，人口流動(dòng)性要高于日本上世紀(jì)80年代初期。綜合判斷，現(xiàn)階段中國(guó)的人口趨勢(shì)與日本上世紀(jì)80年代初期相似。

在1980～1981年和1981～1982年兩個(gè)階段，日本工業(yè)機(jī)器人國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的平均年銷售量分別為1.9萬臺(tái)和2.1萬臺(tái)，工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)的平均密度分別為32臺(tái)/萬人和43臺(tái)/萬人。在2011～2012年和2012～2013年兩個(gè)階段，中國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)工業(yè)機(jī)器人的平均年銷售量分別為2.3萬臺(tái)和2.9萬臺(tái)，機(jī)器人密度分別為20臺(tái)/萬人和24臺(tái)/萬人。中日兩國(guó)在相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)的銷售量和密度均相差不大。從經(jīng)濟(jì)、人口、國(guó)家政策、國(guó)際環(huán)境等方面來看，當(dāng)前中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)環(huán)境與日本1980～1982年間的市場(chǎng)環(huán)境非常相似。20世紀(jì)80年代，工業(yè)機(jī)器人在日本蓬勃發(fā)展。自1980年到1985年，日本工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)規(guī)模由768億日元增長(zhǎng)到3023億日元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為31.5%。以日本為例，我們可以發(fā)現(xiàn)中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)正處于快速成長(zhǎng)階段。

接下來，筆者將對(duì)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)日本工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷售及保有量數(shù)據(jù)，1985年日本工業(yè)機(jī)器人的保有量約為9.3萬臺(tái)，工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)中的密度為99.28臺(tái)/萬人。2010年以來，中國(guó)制造業(yè)主要行業(yè)的從業(yè)人員數(shù)量增長(zhǎng)平穩(wěn)，至2013年達(dá)到5258萬人。受人口結(jié)構(gòu)和勞動(dòng)力供應(yīng)因素的影響，假設(shè)到2020年中國(guó)制造業(yè)從業(yè)人員數(shù)量上升到6000萬，工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)中的密度將會(huì)達(dá)到日本1985年的水平（與《關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》目標(biāo)相當(dāng)），屆時(shí)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的保有量約為60萬臺(tái)。

根據(jù)IFR的數(shù)據(jù)，2013年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的保有量約為13.3萬臺(tái)（不考慮老舊工業(yè)機(jī)器人更新），至2020年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的總需求量約為46.7萬臺(tái)；此外，工業(yè)機(jī)器人的使用壽命約為12年，因此到2020年，中國(guó)在2008年之前安裝的工業(yè)機(jī)器人將全部更新完畢。根據(jù)《中國(guó)工業(yè)機(jī)器人2011年產(chǎn)業(yè)分析報(bào)告》的數(shù)據(jù)顯示，至2008年底中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的保有量約為2.73萬臺(tái)，到2020年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的新安裝數(shù)量和更新數(shù)量合計(jì)為49.43萬臺(tái)。根據(jù)IFR的數(shù)據(jù)，2013年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷量為3.65萬臺(tái)，保守估計(jì)，2014～2020年間中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷量的復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到45.1%。

樂觀估計(jì)，到2020年，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)各細(xì)分領(lǐng)域的密度將達(dá)到2008年韓國(guó)的水平，屆時(shí)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的保有量將達(dá)到83.36萬臺(tái)。根據(jù)IFR的數(shù)據(jù)，至2020年，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的總需求量約為70.01萬臺(tái)，加上2020年前需要更新的2.73萬臺(tái)，到2020年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的新安裝數(shù)量和更新數(shù)量合計(jì)為72.74萬臺(tái)。因此可以樂觀地說，2014～2020年間中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷量的復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到53.3%。

下面，筆者將對(duì)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的銷售額進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)IFR數(shù)據(jù)，工業(yè)機(jī)器人的主機(jī)價(jià)格約為35萬人民幣，加上軟件、外圍設(shè)備和工程費(fèi)用的系統(tǒng)價(jià)格約為105萬元。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，預(yù)計(jì)2014年至2020年間機(jī)器人的主體價(jià)格為30萬元，系統(tǒng)價(jià)格為90萬元。因此，至2020年，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人主機(jī)的市場(chǎng)銷售額將在1482.9億元至2182.19億元之間，完整應(yīng)用系統(tǒng)的市場(chǎng)銷售額將在4448.7億元至6546.57億元之間。根據(jù)成本占比法估計(jì)，減速器的市場(chǎng)規(guī)模將在489億元至720億元之間，伺服系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)模將在370億元至545億元之間，控制器的市場(chǎng)規(guī)模將在148億元至218億元之間。

最后，筆者將對(duì)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵部件的需求量進(jìn)行預(yù)測(cè)。通用工業(yè)機(jī)器人一般有4～6個(gè)自由度，需要分別使用4～6個(gè)電機(jī)和減速器，其中伺服電機(jī)的占比約為90%（交流伺服電機(jī)65%，直流伺服電機(jī)25%，步進(jìn)電機(jī)10%），RV減速器約占70%，諧波減速器約占30%。預(yù)計(jì)在2014年至2020年，RV減速器的市場(chǎng)需求量在138萬臺(tái)至305萬臺(tái)之間，諧波減速器的需求量在59萬臺(tái)至130萬臺(tái)之間，伺服電機(jī)的需求量在177萬臺(tái)至392萬臺(tái)之間，控制器的需求量在49.43萬臺(tái)至72.74萬臺(tái)之間。

多方協(xié)同推進(jìn)智能機(jī)器人創(chuàng)新應(yīng)用

當(dāng)前，我國(guó)雖然在傳統(tǒng)機(jī)器人技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化方面取得了一定進(jìn)展，但在信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與機(jī)器人技術(shù)結(jié)合方面仍然十分滯后，這可能造成我國(guó)的機(jī)器人技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距出現(xiàn)代際的拉大。為此，我國(guó)應(yīng)該加緊部署智能機(jī)器人戰(zhàn)略。

建立技術(shù)創(chuàng)新載體。借鑒美國(guó)、日本等國(guó)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，研究建立機(jī)器人創(chuàng)新中心，健全利益分配機(jī)制，形成產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合的協(xié)同推進(jìn)格局，推動(dòng)人工智能、自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的技術(shù)融合創(chuàng)新，集中攻關(guān)智能機(jī)器人的共性關(guān)鍵技術(shù)，為智能機(jī)器人技術(shù)研發(fā)提供有力支撐。

加大技術(shù)研發(fā)力度。重點(diǎn)研發(fā)對(duì)智能機(jī)器人發(fā)展影響重大的技術(shù)，主要包括人工智能技術(shù)、傳感與識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)、柔性關(guān)節(jié)、高集成一體化關(guān)節(jié)、模塊標(biāo)準(zhǔn)化體系結(jié)構(gòu)等機(jī)構(gòu)技術(shù)、執(zhí)行與控制技術(shù)、操作系統(tǒng)和中間件技術(shù)、安全技術(shù)、自組裝與自修復(fù)技術(shù)、自主學(xué)習(xí)與智能發(fā)育技術(shù)、人機(jī)友好交互技術(shù)、意圖/需求理解技術(shù)等。同時(shí)還要關(guān)注沒有被納入現(xiàn)有機(jī)器人技術(shù)體系的創(chuàng)新，為研制智能機(jī)器人提供技術(shù)儲(chǔ)備。

明確產(chǎn)品發(fā)展方向。以市場(chǎng)需求為牽引，加快智能機(jī)器人的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。目前工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展方向一方面是要注重柔性制造，使工作部件能夠簡(jiǎn)便頻繁切換，機(jī)器人能夠輕松安裝并隨處移動(dòng)，滿足小批量或者定制產(chǎn)品的生產(chǎn)需求；另一方面是發(fā)展價(jià)格低、通用性強(qiáng)、功能多的機(jī)器人。目前，服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展方向一是發(fā)展教育、通信和娛樂等機(jī)器人；二是推動(dòng)機(jī)器人在批發(fā)、零售、酒店和餐飲業(yè)的應(yīng)用；三是發(fā)展應(yīng)用于護(hù)理行業(yè)的移動(dòng)輔助、排泄輔助、老年癡呆患者照料和沐浴輔助等機(jī)器人以及應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)的微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人。

完善標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。整合產(chǎn)學(xué)研用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)力量，激發(fā)企業(yè)參與制定、修訂標(biāo)準(zhǔn)的積極性，逐步構(gòu)建既適合我國(guó)國(guó)情，又與國(guó)際接軌的機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)體系和認(rèn)證規(guī)范，研究制定基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)、通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、性能和檢測(cè)規(guī)范、安全標(biāo)準(zhǔn)、通信控制標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)一架構(gòu)機(jī)器人的硬件和軟件，開發(fā)能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人必備功能的通用軟件平臺(tái)，為全球化標(biāo)準(zhǔn)策略的制定奠定基礎(chǔ)。

責(zé) 編∕戴雨潔

左世全，中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院裝備工業(yè)研究所所長(zhǎng)、研究員。研究方向?yàn)楦叨搜b備制造、智能制造。主要著作有《基于跨國(guó)公司影響的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)安全問題研究》《經(jīng)濟(jì)全球化對(duì)我國(guó)產(chǎn)業(yè)安全的影響》《新時(shí)期我國(guó)裝備工業(yè)發(fā)展研究》（工信部裝備司委托項(xiàng)目）等。