第六章
智能機器人

機器人很早之前就屢屢出現在人類的科幻作品中，20世紀中葉，第一臺工業機器人在美國誕生。如今，隨著計算機、微電子等信息技術的快速進步，機器人技術的開發速度越來越快，智能化程度越來越高，應用范圍也得到了極大的擴展。機器人在工業、家庭服務、醫療、教育、軍事等領域大顯神通。人與機器人，正在改變世界。

什么是機器人？

機器人是指由仿生元件組成并具備運動特性的機電設備，它具有操作物體以及感知周圍環境的能力。

對于機器人的分類，雖然國際上沒有統一的標準，但一般可以按照應用領域、用途、結構形式以及控制方式等標準進行分類。按照應用領域的不同，當前機器人主要分為兩種，即工業機器人和服務機器人（見圖2-4）。1987年國際標準化組織對工業機器人進行了定義：“工業機器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能完成各種作業的可編程操作機。”按用途進一步細分，工業機器人可分為搬運機器人、焊接機器人、裝配機器人、真空機器人、碼垛機器人、噴漆機器人、切割機器人、潔凈機器人等。作為機器人家族中的新生代，服務機器人尚沒有一個特別嚴格的定義，各國科學家對它的看法也不盡相同。其中，認可度較高的定義來自國際機器人聯合會（International Federation of Robotics, IFR）的提法：“服務機器人是一種半自主或全自主工作的機器人，它能完成有益于人類健康的服務工作，但不包括從事生產的設備。”我國在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》中對服務機器人的定義為，“智能服務機器人是在非結構環境下為人類提供必要服務的多種高技術集成的智能化裝備。”服務機器人可細分為專業服務機器人、個人/家用服務機器人。

工業機器人產業應用成熟并穩步增長

工業機器人是最典型的機電一體化數字化裝備，技術附加值很高，應用范圍很廣。作為先進制造業的支撐技術和信息化社會的新興產業，將對未來生產和社會發展起著越來越重要的作用。自全球金融風暴過后，市場復蘇使得機器人行業恢復好轉，全球機器人行業增長態勢延續，市場規模不斷擴大（見圖2-5），各國政府和跨國企業在機器人行業投資活躍。2016年全球工業機器人訂單量258900臺，存貨1779000臺；中國85000臺，存貨332300臺。據聯合國歐洲經濟委員會（UNECE）和國際機器人聯合會（IFR）的統計，世界機器人市場前景看好，從20世紀下半葉起，世界機器人產業一直保持著穩步增長的良好勢頭。其中，亞洲機器人增長幅度最為突出，高達43%。

我國的工業機器人產業從80年代起步起至今已有30多年的時間，如今產業發展到了何種程度，又有哪些特點呢？

市場規模急速擴大

2015年以來，我國經濟下行壓力進一步加大，企業面臨超出預期的困難和挑戰。受國內外經濟的綜合影響，同時隨著我國勞動力成本的快速上漲，人口紅利逐漸消失，工業企業對包括工業機器人在內的自動化、智能化裝備需求快速上升。

自主品牌機器人未成規模化

隨著《中國制造2025》及其重點領域技術路線圖的發布和發改委、財政部、工信部等三部委《智能制造裝備創新發展工程實施方案》的出臺，以及工信部智能制造試點示范專項行動等政策的實施，中國機器人市場前景廣闊，國際機器人巨頭紛紛加入中國市場，國內市場競爭加劇，發展壯大我國自主品牌機器人已成為當務之急。

應用領域不斷延伸

隨著國家層面出臺的《工業和信息化部關于推進工業機器人產業發展的指導意見》《原材料工業兩化深度融合推進計劃（2015—2018年）》《民爆安全生產少（無）人化專項工程實施方案》等相關政策不斷推進落實，以及地方政府出臺的相關推進舉措，工業機器人的應用領域從目前的汽車、電子、金屬制品、橡膠塑料等行業，逐漸延伸到紡織、物流、國防軍工、民用爆破、制藥、半導體、食品、原材料等行業。

應用區域不斷擴展

近年來，在需求快速擴張及國家自主創新政策作用下，國內一大批企業或自主研制或與科研院所合作，進入機器人研制和生產行列，我國工業機器人和服務機器人分別進入了初步產業化和產業孕育階段。其中，工業機器人發展已形成環渤海、長三角、珠三角和中西部四大產業集聚區（見表2-4）。

服務機器人產業還處于起步階段

服務機器人的出現時間稍晚于工業機器人，20世紀90年代才正式登上歷史舞臺。從目前發展狀況來看，全球服務機器人尚處于起步階段，市場化程度不高，但由于受到簡單勞動力不足及人口老齡化等剛性驅動和科技發展促進的影響，服務機器人產業發展非常迅速，應用范圍也在逐步擴大。服務機器人按照其應用領域劃分，主要包括個人/家用服務機器人和專業服務機器人兩大類。其中，個人/家用服務機器人主要包括教育機器人、掃地機器人、娛樂機器人、殘障輔助機器人等；專業服務機器人主要包括國防機器人、野外機器人、醫療機器人、物流機器人等。目前世界上已經有20多個國家涉足服務型機器人開發。在日本、北美和歐洲，迄今已有7種類型計幾十款服務型機器人進入實驗和半商業化應用。在服務機器人領域，發展處于前列的國家中，西方國家以美國、德國和法國為代表，亞洲以日本和韓國為代表。

隨著“人工智能”時代的到來，發達國家紛紛將服務機器人產業列為國家的發展戰略。我國也陸續出臺相關政策，將服務機器人作為未來優先發展的戰略技術，重點攻克一批智能化高端裝備，發展和培育一批產值超過100億元的服務機器人核心企業。其中，公共安全機器人、醫療康復機器人、仿生機器人平臺和模塊化核心部件等四大任務是重中之重。在政策的大力支持下，我國服務機器人產業正在快速擴張。當前我國服務機器人市場現狀有以下特點：

市場滲透率低

由于我國服務機器人產業起步較晚，加之我國城鄉居民消費能力不高，服務機器人在中國市場的滲透率較低。我國的服務機器人于2005年前后才初具規模。國內專門研發生產服務機器人的企業少且多半集中于低端市場，與日本、美國等發達國家相比差距較大。目前，產業化已經初具規模的產品包括清潔機器人、教育娛樂機器人等，但也陸續涌現了一批研產結合良好的企業。

應用場景日趨成熟

服務機器人的應用場景涉及個人/家庭服務類、醫療類、軍用類以及特殊應用類等。個人/家庭服務機器人主要包括智能家居、娛樂教育、安全健康和信息服務這四大類，技術相對簡單，應用場景明確，商業可行性高，是服務機器人行業發展最成熟、競爭最激烈的領域。目前，我國已有數家企業涉足該領域。醫療機器人可分為手術機器人和康復機器人兩大子領域。醫療機器人在我國仍處于發展緩慢的起步階段，缺乏專門的人才和技術，整體水平不高，與發達國家差距巨大。目前，我國還沒有成型的規模化醫用機器人產品，醫用機器人在各大醫院的普及率也較低。軍用機器人可分為地面軍用機器人、空中機器人、水下機器人和空間機器人。目前，我國軍用機器人還處在研發的初級階段，新松機器人于2014年6月成為軍隊采購的一級供應商，且具備軍工產品二級保密資格及計算機信息系統集成一級資質等多項資質，是我國唯一一家獲此殊榮的機器人企業。另外，我國對公共安全、農業、測繪等特殊應用類機器人也有較大需求。目前，我國有部分上市公司通過兼并收購或業務升級進軍消防、巡視等公共安全服務機器人領域，已經取得初步成效。在農業和測繪應用領域，我國農業機械化程度還較低，地面農用機器人技術還處于技術研究過程當中，測繪作業也缺乏高科技支持。無人機經濟性更高，實用性更強，市場前景廣闊。

市場前景良好

服務機器人在國內發展的阻力遠遠小于工業機器人。一方面是因為服務機器人是中國公司和國外公司差距較小的領域。這是由于服務機器人往往要針對特定市場進行開發，可以發揮中國本土公司與行業緊密結合的優勢，從而在與國外公司競爭中占據優勢地位；另一方面，國外服務機器人也屬于新興行業，目前比較大的服務機器人公司產業化歷史也多在5～10年，大量公司仍處于前期研發階段，這也在時間上客觀給予中國公司縮小差距的機會。再者，服務機器人更靠近消費端，市場空間非常廣闊。在人口老齡化加劇以及勞動力成本急劇上升等剛性因素的驅動下，服務機器人產業必將迎來大發展的春天。

全球機器人發展趨勢

工業大國出臺機器人產業政策。工業大國提出機器人產業政策，如德國工業4.0、日本機器人新戰略、美國先進制造業伙伴計劃皆將機器人產業發展作為重要內容，不僅將促使工業機器人市場持續增長，也將帶動專業型與個人/家庭型服務機器人市場快速增長。

汽車工業仍為工業機器人主要用戶。現階段汽車工業制造廠商仍然是工業機器人的最大用戶，以2014年汽車工業使用機器人密度來看，日、德、美、韓每萬名員工中皆使用超過一千臺以上的工業機器人。由于日本、德國、美國與韓國均是汽車工業大國，未來工業機器人的主要需求仍在汽車工業。

雙臂協力型機器人為工業機器人市場新亮點。隨著人力成本持續增長，包括組裝代工大廠與中小企業等的人力成本負擔相對沉重，加上人口老化嚴重，國家勞動力短缺，使得雙臂協力型機器人成為降低人力成本、提高生產效率與補足勞力缺口等的解決方案。

服務機器人市場成長動能十分可期。現階段服務機器人以掃地機器人、娛樂機器人及醫療看護機器人等支撐整體市場。此外，部分國家和地區農業人口高齡化日益嚴重，因此也將帶動農業機器人的需求增長。

我國機器人產業發展趨勢

研發能力進一步增強。國內工業機器人起步較晚，目前已初步形成產業化，也誕生了一些實力雄厚的標桿企業，但總體研發創新能力落后于世界先進水平，與國際先進制造強國差距仍較明顯。要打破技術壁壘降低成本、突破重點產品向中高端制造邁進，還需要加強人才隊伍建設，投入更多的研發力量和時間精力。

智造升級勢不可擋。隨著國內勞動力人口增長趨緩，勞動力占總人口的比例也在迅速下滑，未來將面臨勞動力短缺的狀況，人口紅利也將隨之消失。目前最有效的方法就是進行制造業的自動化升級改造。在政府的大力扶持和傳統產業轉型升級的拉動下，機器人概念或將持續火爆，市場參與熱度繼續上升。

服務機器人或將趕超。當下人口老齡化加劇和勞動力成本飆升，其他社會剛性需求增多，在這樣的背景驅動下，服務機器人的普及成為必然。另外，在這個新興行業，中國發展程度與發達國家差距較小，結合本土文化開發特色需求場景，可獲取競爭優勢。因此，服務機器人產業具有更大的機遇與空間，或將成為未來機器人制造業主力軍，市場份額不可估量。

扶持政策將趨于規范。國內機器人產業因政府利好政策和極具潛力的市場空間引來大量跟風資本，存在過熱隱患，為緩解機器人行業盲目擴張和“高端產業低端化”的趨勢，政府將進一步規范完善鼓勵扶持體系，助力市場有序化形成，促進機器人行業良性穩健發展。