【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)器人的市場需求呈現(xiàn)新特點(diǎn)，技術(shù)進(jìn)步呈現(xiàn)新趨勢，產(chǎn)品研發(fā)呈現(xiàn)新熱潮。發(fā)達(dá)國家正以此為契機(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)競爭的制高點(diǎn)。反觀我國，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)國家的差距很可能被進(jìn)一步拉大；機(jī)器人市場需求激增，但同時(shí)面臨產(chǎn)業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。為此，我國應(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 競爭
【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
【作者簡介】左世全，中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院裝備工業(yè)研究所所長、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)我國產(chǎn)業(yè)安全的影響》《新時(shí)期我國裝備工業(yè)發(fā)展研究》（工信部裝備司委托項(xiàng)目）等。
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)競爭的制高點(diǎn)。發(fā)達(dá)國家的智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)剛剛起步，我國與發(fā)達(dá)國家的差距并不大。因此，我國應(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
市場需求呈現(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。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)測量的廣泛因素包括基本的計(jì)量性能指標(biāo)、測試方法、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，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，美國的iRobot生產(chǎn)了Roomba系列清潔機(jī)器人，美國直覺外科公司生產(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)。
美國的戰(zhàn)略部署。2011年，美國公布了《國家機(jī)器人計(jì)劃》，計(jì)劃每年對(duì)人工智能、語音和圖像識(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。
韓國的戰(zhàn)略部署。2014年8月，韓國貿(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，中國的機(jī)器人技術(shù)總體落后西方發(fā)達(dá)國家約20年，尤其是在人工智能、人機(jī)對(duì)話、醫(yī)療機(jī)器人、感知測量、移動(dòng)控制等技術(shù)領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國家有非常大的差距。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，中國長期依賴進(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，這直接推高了我國機(jī)器人產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，降低了產(chǎn)品的市場競爭力，使我國機(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)。
我國機(jī)器人市場需求激增，但面臨產(chǎn)業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。隨著我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)速度的加快，機(jī)器人市場需求正呈現(xiàn)井噴式的增長態(tài)勢。自2013年起，我國已成為全球需求量最大的機(jī)器人市場。經(jīng)測算，我國工業(yè)機(jī)器人的需求量還將大幅增長。目前，我國工業(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)低于韓國的396臺(tái)、日本的332臺(tái)、德國的273臺(tái)。
然而，我國機(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、德國庫卡等知名企業(yè)的產(chǎn)品在中國市場的占有率近90%。僅發(fā)那科一家的機(jī)器人產(chǎn)品就在我國占有23%的市場份額。隨著國外機(jī)器人企業(yè)紛紛將我國作為生產(chǎn)基地，自主品牌生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的市場空間將被進(jìn)一步壓縮，中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)凸顯。
接下來，筆者將以中國的工業(yè)機(jī)器人市場為例，用具體數(shù)據(jù)分析中國機(jī)器人的市場需求。中國機(jī)器人市場需求源于國民經(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)的高速成長就是這一觀點(diǎn)的有力例證。中國現(xiàn)階段的國民經(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)器人市場需求方面也呈現(xiàn)出相似性。
在人均GDP方面，雖然目前中國的人均GDP低于日本80年代的數(shù)據(jù)，但中國的制造業(yè)主要集中在環(huán)渤海、長三角、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。在人口增長方面，中國現(xiàn)階段的人口增長率約為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)階段中國的人口趨勢與日本上世紀(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)器人國內(nèi)市場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，中國國內(nèi)市場工業(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、國家政策、國際環(huán)境等方面來看，當(dāng)前中國工業(yè)機(jī)器人的市場環(huán)境與日本1980～1982年間的市場環(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)器人的市場規(guī)模由768億日元增長到3023億日元，年均復(fù)合增長率為31.5%。以日本為例，我們可以發(fā)現(xiàn)中國的工業(yè)機(jī)器人市場正處于快速成長階段。
接下來，筆者將對(duì)中國工業(yè)機(jī)器人的市場規(guī)模進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)日本工業(yè)機(jī)器人市場銷售及保有量數(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，中國制造業(yè)主要行業(yè)的從業(yè)人員數(shù)量增長平穩(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年底中國工業(yè)機(jī)器人的保有量約為2.73萬臺(tái)，到2020年中國工業(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年中國工業(yè)機(jī)器人市場銷量為3.65萬臺(tái)，保守估計(jì)，2014～2020年間中國工業(yè)機(jī)器人市場銷量的復(fù)合增長率將達(dá)到45.1%。
樂觀估計(jì)，到2020年，中國工業(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年韓國的水平，屆時(shí)中國工業(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年間中國工業(yè)機(jī)器人市場銷量的復(fù)合增長率將達(dá)到53.3%。
下面，筆者將對(duì)中國工業(yè)機(jī)器人的銷售額進(jìn)行預(yù)測。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。隨著市場競爭的加劇，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，中國工業(yè)機(jī)器人主機(jī)的市場銷售額將在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)，減速器的市場規(guī)模將在489億元至720億元之間，伺服系統(tǒng)的市場規(guī)模將在370億元至545億元之間，控制器的市場規(guī)模將在148億元至218億元之間。
最后，筆者將對(duì)中國工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵部件的需求量進(jìn)行預(yù)測。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，這可能造成我國的機(jī)器人技術(shù)與發(fā)達(dá)國家之間的差距出現(xiàn)代際的拉大。為此，我國應(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、日本等國的發(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)建既適合我國國情，又與國際接軌的機(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)。
China Should Accelerate the Deployment
of the Next-Generation Intelligent Robots
Zuo Shiquan
Abstract: Robot is a typical intelligent product. With the continuous development of technologies such as the Internet of Things and Artificial Intelligence, the application of intelligent robot is expanding from industrial field to national defense and military affairs, education and entertainment, medical rehabilitation, aid to the old and disabled, and rescue and disaster relief. At present, the intelligent robot market demand presents new features, technological progress shows a new trend, and product development sees a new upsurge. The developed countries are taking this as an opportunity to have a strategic deployment of intelligent robot technology to occupy a favorable position of industrial competition. As for China, the traditional robot and the key components technologies are overall weak, the industry is facing the "hollow" risk; intelligent robot deployment is insufficient and the gap between China and the developed countries is likely to further widen; the robot market demand surges, but at the same time China faces industrial safety risks. For this, China should step up the deployment of intelligent robot strategy, establish technical innovation carrier, increase technology research and development efforts, set a clear product development direction, and improve the standard system, so as to seize the next high ground for the development of the robot technology and industry.
Keywords: Intelligent Robot, Strategic Deployment, Gap Competition
