引言：中國(guó)正在逐漸上演“機(jī)器換人”的場(chǎng)景，面對(duì)機(jī)器人大熱，外企在國(guó)內(nèi)建廠，市場(chǎng)空間利潤(rùn)巨大。從全球來(lái)看，機(jī)器人成為一個(gè)衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)的重要標(biāo)準(zhǔn)，從國(guó)內(nèi)來(lái)看，本土機(jī)器人技術(shù)核心能力與外企相比，尚有一定差距。面對(duì)這樣的局面，中國(guó)本土機(jī)器人廠商該何去何從?
去年9月，中國(guó)科協(xié)委托中國(guó)電子學(xué)會(huì)牽頭組織國(guó)內(nèi)科研、產(chǎn)業(yè)一線的專業(yè)人員和行業(yè)研究人員30余人，對(duì)世界機(jī)器人科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)、主要發(fā)達(dá)國(guó)家的戰(zhàn)略部署和我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展路徑開(kāi)展了深入研究。在研究報(bào)告基礎(chǔ)上形成的《智享機(jī)器人時(shí)代——我國(guó)機(jī)器人發(fā)展之路》一書即將出版，我們獲得授權(quán)提前擷取其中部分內(nèi)容與讀者分享。
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，全球制造業(yè)正在向自動(dòng)化、集成化、智能化、綠色化方向發(fā)展。作為智能制造的主力軍，工業(yè)機(jī)器人不斷從汽車制造領(lǐng)域向機(jī)械、建材、物流、食品乃至航空、航天、船舶制造等領(lǐng)域滲透。智能技術(shù)與社會(huì)生產(chǎn)、生活相結(jié)合，還催生了可從事修理、運(yùn)輸、清洗、保安、救援、監(jiān)護(hù)等工作的服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人。“機(jī)器人革命”有望成為“第三次工業(yè)革命”的一個(gè)切入點(diǎn)和重要增長(zhǎng)點(diǎn)，將影響全球制造業(yè)格局。國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)預(yù)測(cè)：“機(jī)器人革命”將創(chuàng)造數(shù)萬(wàn)億美元的市場(chǎng)，從而帶動(dòng)與機(jī)器人相關(guān)的新材料功能模塊、感知獲取與識(shí)別、智能控制與導(dǎo)航等關(guān)鍵技術(shù)與市場(chǎng)快速發(fā)展。
2014年6月9日，習(xí)近平總書記在兩院院士大會(huì)的報(bào)告中提到，“機(jī)器人是‘制造業(yè)皇冠頂端的明珠’，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。機(jī)器人主要制造商和國(guó)家紛紛加緊布局，搶占技術(shù)和市場(chǎng)制高點(diǎn)”?！拔覀儾粌H要把我國(guó)機(jī)器人水平提高上去，而且要盡可能多地占領(lǐng)市場(chǎng)。我們要審時(shí)度勢(shì)、全盤考慮、抓緊謀劃、扎實(shí)推進(jìn)”。
全球發(fā)展現(xiàn)狀
經(jīng)過(guò)五十多年的快速發(fā)展，在發(fā)達(dá)國(guó)家中，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車及汽車零部件制造、機(jī)械加工行業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料行業(yè)、食品工業(yè)、木材與家具制造業(yè)等諸多領(lǐng)域。作為先進(jìn)制造業(yè)中不可替代的重要裝備和手段，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平和科技水平的重要標(biāo)志。
目前，從全球機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)狀來(lái)看，呈現(xiàn)兩大特點(diǎn)：其一，無(wú)人系統(tǒng)備受關(guān)注，仿生領(lǐng)域已成重點(diǎn)。在無(wú)人系統(tǒng)領(lǐng)域，典型代表為美國(guó)研制的RQ-4全球鷹無(wú)人機(jī)。作為目前最先進(jìn)的無(wú)人機(jī)，在伊拉克、阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)上得到了廣泛應(yīng)用。在仿人/生機(jī)器人領(lǐng)域，1999年日本本田率先研究雙足仿人機(jī)器人的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)控制，并在2000年發(fā)布了首款A(yù)SIMO機(jī)器人。在仿動(dòng)物機(jī)器人領(lǐng)域，波士頓動(dòng)力公司率先突破四足機(jī)器人復(fù)雜動(dòng)力學(xué)建模、控制與驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，于2005年推出了首款BigDog四足大狗機(jī)器人。其二，醫(yī)療康復(fù)漸成熱點(diǎn)，家用服務(wù)逐步成真。IntuitiveSurgical公司1999年首次發(fā)布達(dá)芬奇外科手術(shù)機(jī)器人。目前該系統(tǒng)在1450余家科研及醫(yī)院場(chǎng)所得到安裝使用。
從產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀來(lái)看，全球機(jī)器人發(fā)展有四個(gè)特點(diǎn)：首先，全球市場(chǎng)快速增長(zhǎng)，工業(yè)應(yīng)用獨(dú)占鰲頭。據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)統(tǒng)計(jì)，2013年全球機(jī)器人市場(chǎng)總規(guī)模達(dá)342.7億美元。其中，工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模約為290億美元，同比增長(zhǎng)11.5%。其次，工業(yè)應(yīng)用逐步拓展，服務(wù)應(yīng)用漸成熱點(diǎn)。國(guó)外工業(yè)機(jī)器人企業(yè)的業(yè)務(wù)大多起源于汽車制造。近年來(lái)，工業(yè)機(jī)器人企業(yè)開(kāi)始高度關(guān)注電子信息制造、食品加工、化工等傳統(tǒng)行業(yè)中的機(jī)器人應(yīng)用。機(jī)器人應(yīng)用也正從工業(yè)領(lǐng)域向國(guó)防軍事、醫(yī)療康復(fù)、助老助殘、家居服務(wù)等領(lǐng)域迅速拓展。其三，跨國(guó)企業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯，大型企業(yè)發(fā)展全面。目前，跨國(guó)企業(yè)在核心零部件、整機(jī)、系統(tǒng)集成等機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)均有明顯優(yōu)勢(shì)。例如在減速器領(lǐng)域，應(yīng)用于工業(yè)關(guān)節(jié)機(jī)器人中的諧波減速器基本被日本哈默納科一家公司壟斷。在工業(yè)機(jī)器人整機(jī)領(lǐng)域，發(fā)那科、庫(kù)卡、ABB、安川四大企業(yè)是全球市場(chǎng)的絕對(duì)強(qiáng)者。第四，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)頻發(fā)力，機(jī)器人技術(shù)助發(fā)展。近兩年，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)大舉進(jìn)軍機(jī)器人領(lǐng)域。以谷歌為例，2013年收購(gòu)了8家機(jī)器人企業(yè)，2014年初又收購(gòu)了人工智能公司DeepMind和智能家居公司Nest。谷歌還持續(xù)研發(fā)無(wú)人駕駛汽車，并取得較大進(jìn)展。虛擬業(yè)務(wù)與現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)相結(jié)合，是谷歌獲取持久發(fā)展力的重要途徑。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)越來(lái)越受到世界各國(guó)的高度關(guān)注。主要經(jīng)濟(jì)體紛紛將發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，并以此作為保持和重獲制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要手段。目前，日本是全球工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)規(guī)模最大、應(yīng)用最廣的國(guó)家，其仿人機(jī)器人、家用機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人技術(shù)也十分領(lǐng)先;歐盟及德國(guó)在工業(yè)機(jī)器人和醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位;韓國(guó)在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展較為優(yōu)秀;美國(guó)主要優(yōu)勢(shì)在系統(tǒng)集成領(lǐng)域，特別是醫(yī)療機(jī)器人和國(guó)防軍工機(jī)器人。
我國(guó)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀
據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)統(tǒng)計(jì)，2004—2013年的十年間，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷量的年均復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)29.8%。2013年，市場(chǎng)銷量達(dá)36560臺(tái)，同比增長(zhǎng)30.4%，首次超過(guò)日本成為全球最大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。國(guó)產(chǎn)服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人也開(kāi)始形成一定競(jìng)爭(zhēng)力。盡管如此，2013年我國(guó)每萬(wàn)名制造業(yè)從業(yè)人員僅擁有25臺(tái)機(jī)器人，不到日本的十分之一，與世界58臺(tái)的平均水平也有較大差距。
目前，我國(guó)已在工業(yè)機(jī)器人的多個(gè)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。新松機(jī)器人在自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)等方面取得重要市場(chǎng)突破。博實(shí)股份重點(diǎn)在石化等行業(yè)的自動(dòng)包裝與碼垛機(jī)器人方面進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。廣州數(shù)控研發(fā)了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品，用于機(jī)床上下料等。奇瑞裝備與哈工大合作研制的165kg點(diǎn)焊機(jī)器人已在自動(dòng)化生產(chǎn)線上開(kāi)始應(yīng)用。此外，安徽埃夫特、南京埃斯頓、安徽巨一自動(dòng)化、常州銘賽、青島科捷自動(dòng)化、蘇州博實(shí)、北京博創(chuàng)等企業(yè)在整機(jī)、系統(tǒng)集成應(yīng)用與核心零部件方面也進(jìn)行了研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推廣。
但也應(yīng)看到，我國(guó)在高精度減速器、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等工業(yè)機(jī)器人核心零部件領(lǐng)域長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。這嚴(yán)重制約了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的形成。
我國(guó)已在仿生機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人等領(lǐng)域開(kāi)展了廣泛研究，并取得了一些成果。北京理工大學(xué)研制的“匯童”BHR及浙江大學(xué)研制的Wu & Kong仿人機(jī)器人連續(xù)對(duì)打乒乓球最高可達(dá)110回合，機(jī)器人與人對(duì)打最高可達(dá)140回合。在教育機(jī)器人領(lǐng)域，上海未來(lái)伙伴機(jī)器人有限公司于1998年推出全球第一臺(tái)教育機(jī)器人產(chǎn)品AS-MII能力風(fēng)暴機(jī)器人。
在特種機(jī)器人領(lǐng)域，我國(guó)在一些領(lǐng)域已形成發(fā)展優(yōu)勢(shì)。例如，在水下機(jī)器人領(lǐng)域，中船重工702所、中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所、中科院聲學(xué)所等多家單位設(shè)計(jì)完成的7000米級(jí)“蛟龍?zhí)枴庇?012年6月27日下潛最大深度達(dá)到了7062.68米。在民用無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，深圳大疆科技自主研發(fā)的系列產(chǎn)品，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)技術(shù)空白。其飛行影像系統(tǒng)已占據(jù)國(guó)內(nèi)70%、全球50%以上的市場(chǎng)份額。在醫(yī)療外科機(jī)器人領(lǐng)域，北航機(jī)器人研究所聯(lián)合海軍總醫(yī)院于2003年設(shè)計(jì)出了適合輔助腦外科手術(shù)的機(jī)器人，截至2008年底已經(jīng)成功實(shí)施5000余例手術(shù)。
我國(guó)從1982年就開(kāi)始了工業(yè)機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)化研究工作，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)36項(xiàng)。近年來(lái)，我國(guó)機(jī)器人領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量也呈逐年遞增態(tài)勢(shì)。截至2014年9月19日，我國(guó)機(jī)器人專利申請(qǐng)23877項(xiàng)，其中發(fā)明專利13367項(xiàng)，實(shí)用新型專利8325項(xiàng)，外觀專利2185項(xiàng)。
我國(guó)機(jī)器人發(fā)展面臨挑戰(zhàn)
由于需求旺盛、潛力巨大，中國(guó)市場(chǎng)成為全球主要機(jī)器人廠家的必爭(zhēng)之地。發(fā)那科、ABB、庫(kù)卡、安川、Staubli、Denso、Epson、Toshiba、Adept、三菱、Yamaha、川崎重工等，均在中國(guó)設(shè)立了分公司，并且大部分已在國(guó)內(nèi)擁有工廠或計(jì)劃開(kāi)設(shè)工廠。這些企業(yè)普遍以六軸或以上高端工業(yè)機(jī)器人為主，幾乎壟斷了國(guó)內(nèi)汽車制造、焊接等高端領(lǐng)域。此外，國(guó)外核心零部件企業(yè)也抓緊搶灘我國(guó)市場(chǎng)，如納博特斯克近期將在中國(guó)投資50億日元建立新工廠，并計(jì)劃在2016年生產(chǎn)10萬(wàn)臺(tái)精密減速器。
據(jù)美國(guó)IHS統(tǒng)計(jì)，2015年國(guó)際機(jī)器人整機(jī)廠商在中國(guó)的總產(chǎn)能將超過(guò)55000臺(tái)/年。加上本土企業(yè)及新進(jìn)入者，2015年國(guó)內(nèi)機(jī)器人整機(jī)產(chǎn)能將達(dá)到60000臺(tái)/年。
截至2014年5月，國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)接近400家，其中工業(yè)機(jī)器人企業(yè)353家，上市企業(yè)44家;從事機(jī)器人研究的科研院所達(dá)300余家。但迄今為止國(guó)內(nèi)高校還沒(méi)有開(kāi)設(shè)獨(dú)立的機(jī)器人學(xué)專業(yè)，無(wú)法培養(yǎng)機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需要的專業(yè)交叉、復(fù)合型、工程化專門人才。相對(duì)龐大的市場(chǎng)需求，雖然國(guó)內(nèi)相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生隊(duì)伍龐大，但推動(dòng)成果轉(zhuǎn)化和應(yīng)用的專業(yè)研發(fā)人才、設(shè)計(jì)人才、應(yīng)用人才尤其是領(lǐng)軍創(chuàng)業(yè)的復(fù)合型人才奇缺。目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有機(jī)器人研發(fā)人員約1.5萬(wàn)人，行業(yè)工程師約2萬(wàn)人，但我國(guó)機(jī)器人專家的國(guó)際影響力還相對(duì)較弱，鮮見(jiàn)能夠在相關(guān)國(guó)際組織任職的世界級(jí)科學(xué)家，人才資源結(jié)構(gòu)性短缺問(wèn)題突出。
此外，在國(guó)家將機(jī)器人提升至戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之后，國(guó)內(nèi)各地陸續(xù)出臺(tái)相關(guān)扶持政策，爭(zhēng)相打造機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基地。截至2014年6月，全國(guó)已建或擬建的機(jī)器人相關(guān)產(chǎn)業(yè)園(基地)已超過(guò)30個(gè)，規(guī)劃總面積超過(guò)2.8萬(wàn)畝，到2020年的規(guī)劃投資額超過(guò)5000億元。但總體說(shuō)來(lái)，國(guó)內(nèi)園區(qū)同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)較為明顯。
我國(guó)機(jī)器人發(fā)展著力點(diǎn)
目前我國(guó)在機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。一是減速器、伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器等核心零部件無(wú)法與國(guó)外同類產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。二是靈巧操作、感知與智能核心單元，傳感器、實(shí)用化智能軟件與國(guó)外產(chǎn)品差距顯著。三是系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)技術(shù)，與行業(yè)緊密配合的仿真環(huán)境試驗(yàn)數(shù)據(jù)積累不夠，缺乏共性技術(shù)數(shù)據(jù)平臺(tái)，應(yīng)用工藝與集成設(shè)計(jì)、作業(yè)與操作工具、系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)軟件等較為落后。
目前，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正處于重點(diǎn)跨越、整體帶動(dòng)的發(fā)展機(jī)遇期，即應(yīng)以發(fā)展工業(yè)機(jī)器人為突破口，同時(shí)以“政府引導(dǎo)、市場(chǎng)主導(dǎo)”的方式發(fā)展服務(wù)機(jī)器人，以支持重大工程的方式發(fā)展特種機(jī)器人。
在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，在勞動(dòng)力成本上升、制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)以及發(fā)展智能制造基礎(chǔ)裝備等因素的強(qiáng)力推動(dòng)之下，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)存在長(zhǎng)期剛性需求，具有廣闊市場(chǎng)空間。由于已經(jīng)具有一定技術(shù)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)積累，我國(guó)完全可以憑借龐大的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，抓住機(jī)器人智能化升級(jí)換代發(fā)展機(jī)遇，積極培育本土企業(yè)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的彎道超車。在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家同處產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步階段，在研究基礎(chǔ)、技術(shù)積累、市場(chǎng)需求和競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境等方面差距不大。隨著我國(guó)老齡化社會(huì)的到來(lái)及經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，醫(yī)療健康、家庭服務(wù)，老年看護(hù)、教育娛樂(lè)等民生市場(chǎng)需求旺盛，服務(wù)機(jī)器人存在巨大潛在市場(chǎng)。在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)和市場(chǎng)條件下，我國(guó)服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)具備突破核心技術(shù)，創(chuàng)造需求并逐步獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的機(jī)會(huì)窗口。在特種機(jī)器人領(lǐng)域，在國(guó)家安全戰(zhàn)略需求的帶動(dòng)下，軍用機(jī)器人必將成為國(guó)防現(xiàn)代化的重要組成部分;安全、民生領(lǐng)域的反恐防爆機(jī)器人、能源安全機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、空間機(jī)器人等特種機(jī)器人也存在迫切需求。同時(shí)，我國(guó)特種機(jī)器人技術(shù)在某些領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國(guó)家水平接近，在水下機(jī)器人、空間機(jī)器人、軍用無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域還具有一定優(yōu)勢(shì)?；谔囟ㄐ枨蠛鸵延屑夹g(shù)基礎(chǔ)，在國(guó)家重大戰(zhàn)略需求的刺激下，我國(guó)特種機(jī)器人領(lǐng)域存在由“并跑”到“領(lǐng)跑”的機(jī)會(huì)窗口。
對(duì)我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議
該書指出，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)路線頂層設(shè)計(jì)。成立中央機(jī)器人發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組;發(fā)揮專家咨詢委員會(huì)支撐作用;制定國(guó)家機(jī)器人發(fā)展技術(shù)路線;出臺(tái)國(guó)家機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃;科學(xué)引導(dǎo)地方機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
協(xié)同創(chuàng)新是當(dāng)下實(shí)現(xiàn)我國(guó)機(jī)器人技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本途徑。該書建議在構(gòu)建多方協(xié)同創(chuàng)新體系方面應(yīng)完善國(guó)家科研項(xiàng)目運(yùn)行機(jī)制;捋順高?？蒲谐晒D(zhuǎn)化機(jī)制;構(gòu)建協(xié)同創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，支持在細(xì)分領(lǐng)域具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的“隱形冠軍”企業(yè)差異化發(fā)展;建立國(guó)家機(jī)器人技術(shù)測(cè)試平臺(tái);建立國(guó)家機(jī)器人人才培養(yǎng)體系;加強(qiáng)機(jī)器人領(lǐng)域國(guó)際交流合作。
該書建議在WTO規(guī)則允許的前提下，對(duì)從事機(jī)器人研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)給予相應(yīng)的政策扶持和鼓勵(lì)。具體包括：設(shè)立產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資基金;開(kāi)展稅收優(yōu)惠試點(diǎn)工作;支持國(guó)內(nèi)品牌推廣應(yīng)用;鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)企業(yè)收購(gòu)?fù)馄蟮取?/FONT>
（轉(zhuǎn)載）
