引言：機(jī)器人是未來智能制造時(shí)代不可或缺的一個(gè)重要角色，目前，也被稱為是制造業(yè)皇冠上的明珠。然而，中國的機(jī)器人由于技術(shù)核心問題，一直長(zhǎng)期處于低端市場(chǎng)，所以，未來中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還需更深層次的思考。
機(jī)器人是20世紀(jì)最大的技術(shù)發(fā)明之一，機(jī)器人也可以稱之為制造業(yè)皇冠上的明珠?，F(xiàn)在機(jī)器人的名氣，無論是從技術(shù)上還是從未來戰(zhàn)略上都到了無以復(fù)加的高點(diǎn)，但真正機(jī)器人發(fā)展了半個(gè)多世紀(jì)，它在市場(chǎng)上的表現(xiàn)又是什么，機(jī)器人是名不副實(shí)還是名實(shí)相符?
對(duì)此，沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份公司總裁曲道奎指出，目前為止機(jī)器人的擁有量不到200萬臺(tái)。而中國一年的汽車產(chǎn)量2000萬臺(tái)。機(jī)器人作為一種產(chǎn)業(yè)或者產(chǎn)品它幾乎可以忽略不計(jì)。機(jī)器人作為這樣一個(gè)重要產(chǎn)品在半個(gè)多世紀(jì)的保有量不到200萬臺(tái)，這與它名氣的差距之大令人驚訝。
全球最大機(jī)器人市場(chǎng)趨勢(shì)不變
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009~2014年，世界機(jī)器人的快速發(fā)展時(shí)期，特別是全球金融危機(jī)的大背景下，機(jī)器人逆勢(shì)增長(zhǎng)，全球的增長(zhǎng)率接近30%，中國的增長(zhǎng)率到50%多，接近60%。近幾年進(jìn)入了機(jī)器人快速發(fā)展的新階段。這里中國尤為突出，2013年中國成為機(jī)器人全球最大市場(chǎng)，2014年中國市場(chǎng)增幅54%，仍然保持全球最大市場(chǎng)。預(yù)計(jì)未來10年乃至15年，中國一直會(huì)保持全球最大機(jī)器人市場(chǎng)的趨勢(shì)。更關(guān)鍵的一點(diǎn)，中國保有的機(jī)器人密度和國際平均密度，還沒有達(dá)到一半，這說明中國市場(chǎng)潛力巨大。
機(jī)器人技術(shù)十分重要，但是機(jī)器人整個(gè)市場(chǎng)表現(xiàn)不理想，成本、價(jià)格這是一方面的因素，而真正的因素可能在技術(shù)上。曲道奎指出，從市場(chǎng)表現(xiàn)數(shù)據(jù)可以看到，機(jī)器人全球平均密度是在0.62%，中國只達(dá)到0.3%。實(shí)際上在機(jī)器人替代率里，可以忽略不計(jì)。因?yàn)槿蚱骄?9.38%的工作還是人來做，機(jī)器人在里面的替代率只有0.6%多一點(diǎn)，在中國99.7%還是人作業(yè)。由此可以分析為什么這么大的工作量機(jī)器人不能替代，原因在于很多領(lǐng)域因?yàn)闄C(jī)器人技術(shù)無法支撐，不具備條件。機(jī)器人根本不具備替代人工作的條件，而不在于成本和價(jià)格，在于產(chǎn)品功能和性能不能滿足真正制造業(yè)大批量剛性需求。
機(jī)器人技術(shù)限制明顯
現(xiàn)在典型的工業(yè)機(jī)器人，缺少了感知系統(tǒng)。一般的視覺、力覺還有其他感知，現(xiàn)在的機(jī)器人都沒有。機(jī)器人還缺什么?缺少靈巧性。真正制造業(yè)里很大一類工作，特別是勞動(dòng)密集型工作，幾乎都是靠人的靈巧性，這恰恰是今天機(jī)器人所欠缺的。機(jī)器人既沒有感知系統(tǒng)，又沒有靈巧的操作系統(tǒng)，按照人類來講，機(jī)器人應(yīng)該是一個(gè)嚴(yán)重的殘疾人，這樣在人類中基本排除在就業(yè)范圍之外，這就是今天機(jī)器人的現(xiàn)狀。
今天的機(jī)器人只能在結(jié)構(gòu)工作環(huán)境下做程序化、規(guī)定性的工作。真正需要靈巧性的、或者在需要變通的環(huán)境，機(jī)器人無能為力。這個(gè)問題導(dǎo)致了很大一類工作機(jī)器人無法做，包括典型的勞動(dòng)密集型工作。未來機(jī)器人一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)在于3C(通訊、電子、消費(fèi)類)，而這些領(lǐng)域需要?jiǎng)趧?dòng)者從事的工作是要用真正的雙手或者手指，做靈巧性的工作，但是機(jī)器人做不了。還有一大類特種性的工作，沒有一定規(guī)范，機(jī)器人也做不了。真正需要?jiǎng)趧?dòng)力多的行業(yè)機(jī)器人全部無能為力，分析原因還是技術(shù)問題。
智能是機(jī)器人技術(shù)突破主要方向
還有特種領(lǐng)域機(jī)器人的作用。一個(gè)是人類的替代、一個(gè)是人類能力的拓展，在這個(gè)領(lǐng)域現(xiàn)在機(jī)器人所做的也是剛剛開始。今天因?yàn)楸姸嗉夹g(shù)的限制，使得機(jī)器人只是局限在制造業(yè)很窄的一部分里，這也回答了為什么今天機(jī)器人發(fā)展了半個(gè)世紀(jì)全球只有200萬臺(tái)，作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)來講可以說是微乎其微的。針對(duì)這個(gè)情況，下一步機(jī)器人技術(shù)突破主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
一是機(jī)器人的作業(yè)能力，從靈巧性入手;二是機(jī)器人的自主決策能力要增加;三是機(jī)器人的交互能力，不像過去靠編程、靠鍵盤，而是通過其他交互方式，通過這個(gè)來解決機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下的作業(yè)，解決機(jī)器人與人的共融性，還要解決與作業(yè)決策相關(guān)的自主意識(shí)問題，要重點(diǎn)解決機(jī)器人的交互能力問題。這幾個(gè)技術(shù)突破以后，機(jī)器人才會(huì)擺脫現(xiàn)在只是作為一種機(jī)械設(shè)備在專用領(lǐng)域應(yīng)用的現(xiàn)狀，從而進(jìn)入廣泛的市場(chǎng)。
曲道奎指出，機(jī)器人的智能技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可能要經(jīng)歷三個(gè)階段。第一階段，計(jì)算智能?，F(xiàn)在的機(jī)器人主要體現(xiàn)在編程、計(jì)算，以軌跡計(jì)算為主。第二階段，進(jìn)入感知智能，各種傳感要進(jìn)來，提高機(jī)器人對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)性。第三階段，認(rèn)知智能，這個(gè)比較長(zhǎng)遠(yuǎn)。這三個(gè)階段，當(dāng)下機(jī)器人重點(diǎn)發(fā)展的是第二階段“感知智能”，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在制造領(lǐng)域或者外部環(huán)境的適應(yīng)性。認(rèn)知智能還需要長(zhǎng)時(shí)間的積累，眼前重點(diǎn)需要突破的是感知智能領(lǐng)域。
現(xiàn)在機(jī)器人具備兩大屬性，第一個(gè)屬性是機(jī)器人的機(jī)器屬性或者機(jī)械屬性，機(jī)器人發(fā)展到目前重點(diǎn)發(fā)展的是這個(gè)屬性。第二是人的屬性，智能、智慧、靈巧性。今天機(jī)器人正處在一個(gè)由機(jī)器向人的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，也就是智能的提升。
產(chǎn)業(yè)鏈低端化風(fēng)險(xiǎn)不容忽視
對(duì)于中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，曲道奎客觀地評(píng)價(jià)指出，現(xiàn)在中國有一定影響力的機(jī)器人公司可能有700~800家，這是短短三五年的爆發(fā)式發(fā)展。中國機(jī)器人的量上去了，發(fā)展速度上去了，但企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)在哪兒，中國機(jī)器人的內(nèi)涵是什么?
研究數(shù)據(jù)表明，中國機(jī)器人目前存在的巨大問題包括三個(gè)方面，一是機(jī)器人技術(shù)層面，機(jī)器人的復(fù)雜程度，多關(guān)節(jié)機(jī)器人國外公司占了90%。二是機(jī)器人作業(yè)難度，現(xiàn)在機(jī)器人更多體現(xiàn)在焊接，在焊接領(lǐng)域國外占了84%。三是行業(yè)應(yīng)用，真正機(jī)器人的高端應(yīng)用主要集中在汽車行業(yè)，在這個(gè)領(lǐng)域國外公司占了90%。這說明中國機(jī)器人在技術(shù)層面，也就是機(jī)器人的復(fù)雜度處于比較大的劣勢(shì)，國外企業(yè)和技術(shù)占據(jù)著主導(dǎo)地位。
隨著趨勢(shì)的發(fā)展，中國將來很可能在產(chǎn)業(yè)鏈中處在低端，并逐漸被市場(chǎng)邊緣化，很多主流市場(chǎng)，中國企業(yè)可能進(jìn)不去，這是一個(gè)非常重要的問題。從機(jī)器人產(chǎn)品來看，我國現(xiàn)在的問題是高端市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)鏈低端化，市場(chǎng)的邊緣化的風(fēng)險(xiǎn)。
曲道奎指出，中國是全球最大的市場(chǎng)，同時(shí)中國也成為了全球機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)最激烈的戰(zhàn)場(chǎng)。中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)里的企業(yè)數(shù)量近幾年飛速發(fā)展，但質(zhì)量需要有一個(gè)大的提升。中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)存在三個(gè)大的潛在風(fēng)險(xiǎn)，一個(gè)是技術(shù)，很可能要空心化;二是應(yīng)用的低端化;三是市場(chǎng)邊緣化。這三大潛在風(fēng)險(xiǎn)，中國的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)、中國機(jī)器人企業(yè)必須重視起來，要解決好。四是當(dāng)務(wù)之急中國要培育具有國際競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)。作為一個(gè)國家沒有國際級(jí)的龍頭企業(yè)不可能在國際上占據(jù)優(yōu)勢(shì)或者競(jìng)爭(zhēng)地位。中國政府現(xiàn)在要打造機(jī)器人相關(guān)的大平臺(tái)，研究開發(fā)平臺(tái)、檢驗(yàn)檢測(cè)平臺(tái)，還包括其他的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，這都是中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要支撐的相關(guān)平臺(tái)。
智能制造拓展機(jī)器人應(yīng)用空間
在曲道奎看來，工業(yè)4.0帶來一個(gè)新的概念，對(duì)產(chǎn)品的重新定義，雖然產(chǎn)品名字沒有改變，但是產(chǎn)品內(nèi)涵發(fā)生了翻天覆地的變化?，F(xiàn)在工業(yè)4.0要伴生第二次機(jī)器革命，這當(dāng)中典型代表是新機(jī)器人。傳統(tǒng)機(jī)器人的使命是支撐前三次工業(yè)革命，作為大設(shè)備的支撐。第四次工業(yè)革命必須有新一代機(jī)器人支撐，必須滿足物物相連、物物相通，滿足數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、云這些新的要求，所以就有一個(gè)大的變化，我們稱之為新一代機(jī)器人。
現(xiàn)在一個(gè)智能制造時(shí)代已經(jīng)來臨，這個(gè)時(shí)代來臨有幾個(gè)基本特征：第一，美國的再工業(yè)化，美國物聯(lián)網(wǎng)的革命，包括歐盟的工業(yè)4.0以及日本的復(fù)興戰(zhàn)略和日本的機(jī)器人新革命，以至中國制造2025，這一切都標(biāo)志著全球進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。這個(gè)階段稱之為大智能的變革，核心是智能。首先在智能制造這個(gè)大范疇內(nèi)需要一個(gè)大模式的變革。第二，為支撐智能制造需要有智能設(shè)備，它生產(chǎn)的又是智能產(chǎn)品，同時(shí)設(shè)計(jì)手段包括管理手段的數(shù)字化、智能化，這是大的系統(tǒng)的變革時(shí)代。
機(jī)器人今天的現(xiàn)狀是技術(shù)不能提供支撐，很多功能、性能滿足不了需求。新一代機(jī)器人首先在技術(shù)上有了新支撐。包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感、大數(shù)據(jù)、新一代材料等等，在技術(shù)上有翻天覆地的變化。新一代機(jī)器人的定義擺脫了設(shè)備概念，已經(jīng)成為了人類真正的伙伴，無論在制造業(yè)還是日常生活，特殊領(lǐng)域，新的機(jī)器人和傳統(tǒng)機(jī)器人在內(nèi)涵、在功能上發(fā)生了翻天覆地變化。按照這個(gè)定義，未來制造業(yè)只是機(jī)器人的領(lǐng)域之一，醫(yī)療、國防安全、服務(wù)生活領(lǐng)域，這才是機(jī)器人未來的大空間，未來的大市場(chǎng)，幾萬億美元的市場(chǎng)，是整個(gè)機(jī)器人市場(chǎng)的新范圍。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇大于挑戰(zhàn)
當(dāng)前，世界各國都把新機(jī)器人作為國家發(fā)展戰(zhàn)略。機(jī)器人是多種高新技術(shù)的綜合集成，機(jī)器人的發(fā)展幾乎代表一個(gè)國家綜合技術(shù)的發(fā)展水平和發(fā)展階段。機(jī)器人還有一個(gè)很大的功能支撐技術(shù)，它對(duì)制造業(yè)、對(duì)國防安全、對(duì)日常生活有巨大的支撐作用，這是機(jī)器人和其他產(chǎn)品的巨大差別。機(jī)器人的持續(xù)性，任何技術(shù)和產(chǎn)品都有它的發(fā)展階段和生命周期，但機(jī)器人幾乎看不到它的終點(diǎn)，應(yīng)該是伴隨人類社會(huì)的發(fā)展而發(fā)展和持續(xù)。
曲道奎指出，過去機(jī)器人和人必須要獨(dú)立、分離，現(xiàn)在利用感知系統(tǒng)，機(jī)器人完全可以跟人進(jìn)行交互、協(xié)同。機(jī)器人新的定義或者是重新定義，開辟了機(jī)器人發(fā)展新的時(shí)代，傳統(tǒng)的機(jī)器人我們認(rèn)為從技術(shù)層面已經(jīng)走到盡頭，但是機(jī)器人的產(chǎn)品還會(huì)持續(xù)十年、十五年，因?yàn)橹袊a(chǎn)業(yè)的發(fā)展與國際發(fā)展相比，具有一定的錯(cuò)位和滯后性。機(jī)器人現(xiàn)在已經(jīng)不單單是在制造業(yè)，已經(jīng)進(jìn)入人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。更關(guān)鍵的一點(diǎn)，現(xiàn)在傳統(tǒng)的機(jī)器人已經(jīng)進(jìn)入到低附加值的時(shí)代。我國現(xiàn)在正處在機(jī)器人轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，傳統(tǒng)機(jī)器人需要升級(jí)換代，新的機(jī)器人產(chǎn)品逐漸成熟進(jìn)入市場(chǎng)。相信中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于挑戰(zhàn)。
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機(jī)器人技術(shù)：科學(xué)與工程的融合
IEEE自動(dòng)化與機(jī)器人學(xué)會(huì)主席RajaChatila認(rèn)為，機(jī)器人是一個(gè)比較特殊的領(lǐng)域，它實(shí)現(xiàn)了科學(xué)與工程的融合。它們可以替代人類在非常復(fù)雜、有害的環(huán)境中工作，并且可以提供幫助，協(xié)助人類在家里、在工作場(chǎng)所，協(xié)助人類尤其是殘障人士，并可以實(shí)現(xiàn)人類的復(fù)健等，這都是非常好的應(yīng)用。那么如何才能讓這些功能更加高效并拓展到真實(shí)世界當(dāng)中呢?
對(duì)于機(jī)器人來講，它們是如何做到的呢?通過建立一個(gè)大腦模型，可以實(shí)現(xiàn)在科學(xué)以及工程之間的連接融合，因?yàn)榭梢允褂脕碜杂谧钚碌脑诳茖W(xué)當(dāng)中的發(fā)現(xiàn)，建立更好的機(jī)器人系統(tǒng)，同時(shí)這一點(diǎn)是很重要的，使用機(jī)器人系統(tǒng)，更好地去理解或者設(shè)計(jì)一些數(shù)學(xué)的模型，去解釋到底人類的大腦中，在自然世界當(dāng)中發(fā)生了什么。
通過研究人類控制學(xué)，還有對(duì)于人類的步態(tài)以及動(dòng)作的控制，可以更好地理解如何進(jìn)行仿人機(jī)器人設(shè)計(jì)，讓它能夠在不同的限制和環(huán)境中完成更加復(fù)雜的工作，實(shí)現(xiàn)全面的身體控制，也就是實(shí)現(xiàn)走動(dòng)，以及實(shí)現(xiàn)日常的人類能夠做出的動(dòng)作的模擬，操縱物體，并且能夠?qū)⒉煌潭鹊淖杂啥群陀|動(dòng)器結(jié)合在一起，先進(jìn)系統(tǒng)的代表控制不同程度的自由度，將自由度集成到一個(gè)全面控制并且能夠非常流暢的一個(gè)架構(gòu)當(dāng)中去。
另外一個(gè)重要的部分，對(duì)于機(jī)器人來講它和生物都是有可能會(huì)出問題或者造成損害的。所以讓機(jī)器人能夠進(jìn)行適應(yīng)和在破壞后的重新配置，讓它能夠像人或者生物一樣能進(jìn)行自我修復(fù)。
此外，如何理解環(huán)境，如何理解周圍的環(huán)境、如何理解要操縱的物體?人類試圖理解周圍的物體，不僅對(duì)它們進(jìn)行觀察同時(shí)對(duì)它們進(jìn)行操縱。對(duì)于觀察和操縱就意味著觀感以及行動(dòng)，這些都可以集成在一起，機(jī)器人能夠理解周圍的物體的承受性，不僅是看起來是怎么樣的，還要真正理解它周圍所處的環(huán)境。
RajaChatila指出，機(jī)器人和人類一樣它們彼此必須要進(jìn)行互動(dòng)也要與人類進(jìn)行互動(dòng)，這是非常重要的一個(gè)問題，機(jī)器人需要幫助人類做一些行動(dòng)，完成一些工作，它們必須和人類進(jìn)行有效互動(dòng)，而且機(jī)器人必須要能夠去計(jì)劃它們的行動(dòng)，要能夠?qū)θ祟愖龀鲰憫?yīng)。
正因?yàn)槿绱?，機(jī)器人必須和人類有共同點(diǎn)，共同的完成任務(wù)。共同點(diǎn)意味著它們能夠了解人類的一些指令，了解人類希望它們做些什么，這樣它們可以高效的和人類互動(dòng)，而且對(duì)于人類合作伙伴來說，機(jī)器人的行動(dòng)必須讓人類感到舒服，這也是人類和機(jī)器人之間互動(dòng)的基礎(chǔ)。這種互動(dòng)還有設(shè)身處地為他人著想非常重要，從這里我們能夠看到人類和機(jī)器人有共同的一些任務(wù)，機(jī)器人幫助人類清理桌子，人會(huì)將一些物體放到機(jī)器人手中，因此機(jī)器人和人類必須在共同完成任務(wù)時(shí)相互幫助。這是基于共同行動(dòng)理論的。這個(gè)理論是來自哲學(xué)家和心理學(xué)家的，他們研究了人的行動(dòng)和與人的互動(dòng)。要進(jìn)行互動(dòng)，當(dāng)然人所要做的事情會(huì)減少，因?yàn)槿祟愊Ｍ麢C(jī)器人能夠幫助做事情，而不僅僅是和人類共同完成工作。
RajaChatila指出，來自工程學(xué)和神經(jīng)學(xué)當(dāng)中的一些理論和模型是彼此的相互補(bǔ)充，能夠促進(jìn)彼此的增長(zhǎng)和發(fā)展，促進(jìn)了機(jī)器人系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，能夠促進(jìn)機(jī)器人進(jìn)行很好地控制或者更好的感知，做出更好的決定，學(xué)習(xí)與人類進(jìn)行互動(dòng)，同時(shí)可以使機(jī)器人更好地了解自然的流程，可以把科學(xué)和機(jī)械學(xué)進(jìn)行整合。機(jī)器學(xué)不僅僅是對(duì)于神經(jīng)學(xué)的應(yīng)用來說是非常獨(dú)特的，機(jī)器人學(xué)也是一個(gè)非常獨(dú)特的領(lǐng)域，它可以把科學(xué)和工程結(jié)合在一起，可以讓我們了解到我們的生活、了解到人類。同時(shí)在工程學(xué)方面我們創(chuàng)建機(jī)器，這些機(jī)器可以促進(jìn)人類進(jìn)一步發(fā)展，能把科學(xué)和工程在機(jī)器人身上合二為一、融為一體。
工業(yè)機(jī)器人是智能制造的重要組成部分，而“中國制造2025”為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)開辟廣闊成長(zhǎng)空間，因?yàn)楣I(yè)機(jī)器人規(guī)?；瘧?yīng)用是實(shí)現(xiàn)智能制造的前提。
（轉(zhuǎn)載）
