第六章
智能機(jī)器人

機(jī)器人很早之前就屢屢出現(xiàn)在人類的科幻作品中，20世紀(jì)中葉，第一臺工業(yè)機(jī)器人在美國誕生。如今，隨著計(jì)算機(jī)、微電子等信息技術(shù)的快速進(jìn)步，機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)速度越來越快，智能化程度越來越高，應(yīng)用范圍也得到了極大的擴(kuò)展。機(jī)器人在工業(yè)、家庭服務(wù)、醫(yī)療、教育、軍事等領(lǐng)域大顯神通。人與機(jī)器人，正在改變世界。

什么是機(jī)器人？

機(jī)器人是指由仿生元件組成并具備運(yùn)動特性的機(jī)電設(shè)備，它具有操作物體以及感知周圍環(huán)境的能力。

對于機(jī)器人的分類，雖然國際上沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但一般可以按照應(yīng)用領(lǐng)域、用途、結(jié)構(gòu)形式以及控制方式等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。按照應(yīng)用領(lǐng)域的不同，當(dāng)前機(jī)器人主要分為兩種，即工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人（見圖2-4）。1987年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了定義：“工業(yè)機(jī)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(yè)的可編程操作機(jī)。”按用途進(jìn)一步細(xì)分，工業(yè)機(jī)器人可分為搬運(yùn)機(jī)器人、焊接機(jī)器人、裝配機(jī)器人、真空機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、噴漆機(jī)器人、切割機(jī)器人、潔凈機(jī)器人等。作為機(jī)器人家族中的新生代，服務(wù)機(jī)器人尚沒有一個(gè)特別嚴(yán)格的定義，各國科學(xué)家對它的看法也不盡相同。其中，認(rèn)可度較高的定義來自國際機(jī)器人聯(lián)合會（International Federation of Robotics, IFR）的提法：“服務(wù)機(jī)器人是一種半自主或全自主工作的機(jī)器人，它能完成有益于人類健康的服務(wù)工作，但不包括從事生產(chǎn)的設(shè)備。”我國在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》中對服務(wù)機(jī)器人的定義為，“智能服務(wù)機(jī)器人是在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下為人類提供必要服務(wù)的多種高技術(shù)集成的智能化裝備。”服務(wù)機(jī)器人可細(xì)分為專業(yè)服務(wù)機(jī)器人、個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人。

工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)用成熟并穩(wěn)步增長

工業(yè)機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣。作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會的新興產(chǎn)業(yè)，將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展起著越來越重要的作用。自全球金融風(fēng)暴過后，市場復(fù)蘇使得機(jī)器人行業(yè)恢復(fù)好轉(zhuǎn)，全球機(jī)器人行業(yè)增長態(tài)勢延續(xù)，市場規(guī)模不斷擴(kuò)大（見圖2-5），各國政府和跨國企業(yè)在機(jī)器人行業(yè)投資活躍。2016年全球工業(yè)機(jī)器人訂單量258900臺，存貨1779000臺；中國85000臺，存貨332300臺。據(jù)聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會（UNECE）和國際機(jī)器人聯(lián)合會（IFR）的統(tǒng)計(jì)，世界機(jī)器人市場前景看好，從20世紀(jì)下半葉起，世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭。其中，亞洲機(jī)器人增長幅度最為突出，高達(dá)43%。

我國的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)從80年代起步起至今已有30多年的時(shí)間，如今產(chǎn)業(yè)發(fā)展到了何種程度，又有哪些特點(diǎn)呢？

市場規(guī)模急速擴(kuò)大

2015年以來，我國經(jīng)濟(jì)下行壓力進(jìn)一步加大，企業(yè)面臨超出預(yù)期的困難和挑戰(zhàn)。受國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)的綜合影響，同時(shí)隨著我國勞動力成本的快速上漲，人口紅利逐漸消失，工業(yè)企業(yè)對包括工業(yè)機(jī)器人在內(nèi)的自動化、智能化裝備需求快速上升。

自主品牌機(jī)器人未成規(guī)模化

隨著《中國制造2025》及其重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖的發(fā)布和發(fā)改委、財(cái)政部、工信部等三部委《智能制造裝備創(chuàng)新發(fā)展工程實(shí)施方案》的出臺，以及工信部智能制造試點(diǎn)示范專項(xiàng)行動等政策的實(shí)施，中國機(jī)器人市場前景廣闊，國際機(jī)器人巨頭紛紛加入中國市場，國內(nèi)市場競爭加劇，發(fā)展壯大我國自主品牌機(jī)器人已成為當(dāng)務(wù)之急。

應(yīng)用領(lǐng)域不斷延伸

隨著國家層面出臺的《工業(yè)和信息化部關(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》《原材料工業(yè)兩化深度融合推進(jìn)計(jì)劃（2015—2018年）》《民爆安全生產(chǎn)少（無）人化專項(xiàng)工程實(shí)施方案》等相關(guān)政策不斷推進(jìn)落實(shí)，以及地方政府出臺的相關(guān)推進(jìn)舉措，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域從目前的汽車、電子、金屬制品、橡膠塑料等行業(yè)，逐漸延伸到紡織、物流、國防軍工、民用爆破、制藥、半導(dǎo)體、食品、原材料等行業(yè)。

應(yīng)用區(qū)域不斷擴(kuò)展

近年來，在需求快速擴(kuò)張及國家自主創(chuàng)新政策作用下，國內(nèi)一大批企業(yè)或自主研制或與科研院所合作，進(jìn)入機(jī)器人研制和生產(chǎn)行列，我國工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人分別進(jìn)入了初步產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)孕育階段。其中，工業(yè)機(jī)器人發(fā)展已形成環(huán)渤海、長三角、珠三角和中西部四大產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)（見表2-4）。

服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)還處于起步階段

服務(wù)機(jī)器人的出現(xiàn)時(shí)間稍晚于工業(yè)機(jī)器人，20世紀(jì)90年代才正式登上歷史舞臺。從目前發(fā)展?fàn)顩r來看，全球服務(wù)機(jī)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(qū)動和科技發(fā)展促進(jìn)的影響，服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速，應(yīng)用范圍也在逐步擴(kuò)大。服務(wù)機(jī)器人按照其應(yīng)用領(lǐng)域劃分，主要包括個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人和專業(yè)服務(wù)機(jī)器人兩大類。其中，個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人主要包括教育機(jī)器人、掃地機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、殘障輔助機(jī)器人等；專業(yè)服務(wù)機(jī)器人主要包括國防機(jī)器人、野外機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、物流機(jī)器人等。目前世界上已經(jīng)有20多個(gè)國家涉足服務(wù)型機(jī)器人開發(fā)。在日本、北美和歐洲，迄今已有7種類型計(jì)幾十款服務(wù)型機(jī)器人進(jìn)入實(shí)驗(yàn)和半商業(yè)化應(yīng)用。在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，發(fā)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(shí)代的到來，發(fā)達(dá)國家紛紛將服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)列為國家的發(fā)展戰(zhàn)略。我國也陸續(xù)出臺相關(guān)政策，將服務(wù)機(jī)器人作為未來優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略技術(shù)，重點(diǎn)攻克一批智能化高端裝備，發(fā)展和培育一批產(chǎn)值超過100億元的服務(wù)機(jī)器人核心企業(yè)。其中，公共安全機(jī)器人、醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人、仿生機(jī)器人平臺和模塊化核心部件等四大任務(wù)是重中之重。在政策的大力支持下，我國服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正在快速擴(kuò)張。當(dāng)前我國服務(wù)機(jī)器人市場現(xiàn)狀有以下特點(diǎn)：

市場滲透率低

由于我國服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)起步較晚，加之我國城鄉(xiāng)居民消費(fèi)能力不高，服務(wù)機(jī)器人在中國市場的滲透率較低。我國的服務(wù)機(jī)器人于2005年前后才初具規(guī)模。國內(nèi)專門研發(fā)生產(chǎn)服務(wù)機(jī)器人的企業(yè)少且多半集中于低端市場，與日本、美國等發(fā)達(dá)國家相比差距較大。目前，產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)初具規(guī)模的產(chǎn)品包括清潔機(jī)器人、教育娛樂機(jī)器人等，但也陸續(xù)涌現(xiàn)了一批研產(chǎn)結(jié)合良好的企業(yè)。

應(yīng)用場景日趨成熟

服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用場景涉及個(gè)人/家庭服務(wù)類、醫(yī)療類、軍用類以及特殊應(yīng)用類等。個(gè)人/家庭服務(wù)機(jī)器人主要包括智能家居、娛樂教育、安全健康和信息服務(wù)這四大類，技術(shù)相對簡單，應(yīng)用場景明確，商業(yè)可行性高，是服務(wù)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展最成熟、競爭最激烈的領(lǐng)域。目前，我國已有數(shù)家企業(yè)涉足該領(lǐng)域。醫(yī)療機(jī)器人可分為手術(shù)機(jī)器人和康復(fù)機(jī)器人兩大子領(lǐng)域。醫(yī)療機(jī)器人在我國仍處于發(fā)展緩慢的起步階段，缺乏專門的人才和技術(shù)，整體水平不高，與發(fā)達(dá)國家差距巨大。目前，我國還沒有成型的規(guī)模化醫(yī)用機(jī)器人產(chǎn)品，醫(yī)用機(jī)器人在各大醫(yī)院的普及率也較低。軍用機(jī)器人可分為地面軍用機(jī)器人、空中機(jī)器人、水下機(jī)器人和空間機(jī)器人。目前，我國軍用機(jī)器人還處在研發(fā)的初級階段，新松機(jī)器人于2014年6月成為軍隊(duì)采購的一級供應(yīng)商，且具備軍工產(chǎn)品二級保密資格及計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)集成一級資質(zhì)等多項(xiàng)資質(zhì)，是我國唯一一家獲此殊榮的機(jī)器人企業(yè)。另外，我國對公共安全、農(nóng)業(yè)、測繪等特殊應(yīng)用類機(jī)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(yè)務(wù)升級進(jìn)軍消防、巡視等公共安全服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，已經(jīng)取得初步成效。在農(nóng)業(yè)和測繪應(yīng)用領(lǐng)域，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度還較低，地面農(nóng)用機(jī)器人技術(shù)還處于技術(shù)研究過程當(dāng)中，測繪作業(yè)也缺乏高科技支持。無人機(jī)經(jīng)濟(jì)性更高，實(shí)用性更強(qiáng)，市場前景廣闊。

市場前景良好

服務(wù)機(jī)器人在國內(nèi)發(fā)展的阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工業(yè)機(jī)器人。一方面是因?yàn)榉?wù)機(jī)器人是中國公司和國外公司差距較小的領(lǐng)域。這是由于服務(wù)機(jī)器人往往要針對特定市場進(jìn)行開發(fā)，可以發(fā)揮中國本土公司與行業(yè)緊密結(jié)合的優(yōu)勢，從而在與國外公司競爭中占據(jù)優(yōu)勢地位；另一方面，國外服務(wù)機(jī)器人也屬于新興行業(yè)，目前比較大的服務(wù)機(jī)器人公司產(chǎn)業(yè)化歷史也多在5～10年，大量公司仍處于前期研發(fā)階段，這也在時(shí)間上客觀給予中國公司縮小差距的機(jī)會。再者，服務(wù)機(jī)器人更靠近消費(fèi)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(qū)動下，服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)必將迎來大發(fā)展的春天。

全球機(jī)器人發(fā)展趨勢

工業(yè)大國出臺機(jī)器人產(chǎn)業(yè)政策。工業(yè)大國提出機(jī)器人產(chǎn)業(yè)政策，如德國工業(yè)4.0、日本機(jī)器人新戰(zhàn)略、美國先進(jìn)制造業(yè)伙伴計(jì)劃皆將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展作為重要內(nèi)容，不僅將促使工業(yè)機(jī)器人市場持續(xù)增長，也將帶動專業(yè)型與個(gè)人/家庭型服務(wù)機(jī)器人市場快速增長。

汽車工業(yè)仍為工業(yè)機(jī)器人主要用戶。現(xiàn)階段汽車工業(yè)制造廠商仍然是工業(yè)機(jī)器人的最大用戶，以2014年汽車工業(yè)使用機(jī)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(yè)機(jī)器人。由于日本、德國、美國與韓國均是汽車工業(yè)大國，未來工業(yè)機(jī)器人的主要需求仍在汽車工業(yè)。

雙臂協(xié)力型機(jī)器人為工業(yè)機(jī)器人市場新亮點(diǎn)。隨著人力成本持續(xù)增長，包括組裝代工大廠與中小企業(yè)等的人力成本負(fù)擔(dān)相對沉重，加上人口老化嚴(yán)重，國家勞動力短缺，使得雙臂協(xié)力型機(jī)器人成為降低人力成本、提高生產(chǎn)效率與補(bǔ)足勞力缺口等的解決方案。

服務(wù)機(jī)器人市場成長動能十分可期。現(xiàn)階段服務(wù)機(jī)器人以掃地機(jī)器人、娛樂機(jī)器人及醫(yī)療看護(hù)機(jī)器人等支撐整體市場。此外，部分國家和地區(qū)農(nóng)業(yè)人口高齡化日益嚴(yán)重，因此也將帶動農(nóng)業(yè)機(jī)器人的需求增長。

我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

研發(fā)能力進(jìn)一步增強(qiáng)。國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人起步較晚，目前已初步形成產(chǎn)業(yè)化，也誕生了一些實(shí)力雄厚的標(biāo)桿企業(yè)，但總體研發(fā)創(chuàng)新能力落后于世界先進(jìn)水平，與國際先進(jìn)制造強(qiáng)國差距仍較明顯。要打破技術(shù)壁壘降低成本、突破重點(diǎn)產(chǎn)品向中高端制造邁進(jìn)，還需要加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)，投入更多的研發(fā)力量和時(shí)間精力。

智造升級勢不可擋。隨著國內(nèi)勞動力人口增長趨緩，勞動力占總?cè)丝诘谋壤苍谘杆傧禄磥韺⒚媾R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(jìn)行制造業(yè)的自動化升級改造。在政府的大力扶持和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的拉動下，機(jī)器人概念或?qū)⒊掷m(xù)火爆，市場參與熱度繼續(xù)上升。

服務(wù)機(jī)器人或?qū)②s超。當(dāng)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(qū)動下，服務(wù)機(jī)器人的普及成為必然。另外，在這個(gè)新興行業(yè)，中國發(fā)展程度與發(fā)達(dá)國家差距較小，結(jié)合本土文化開發(fā)特色需求場景，可獲取競爭優(yōu)勢。因此，服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)具有更大的機(jī)遇與空間，或?qū)⒊蔀槲磥頇C(jī)器人制造業(yè)主力軍，市場份額不可估量。

扶持政策將趨于規(guī)范。國內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)因政府利好政策和極具潛力的市場空間引來大量跟風(fēng)資本，存在過熱隱患，為緩解機(jī)器人行業(yè)盲目擴(kuò)張和“高端產(chǎn)業(yè)低端化”的趨勢，政府將進(jìn)一步規(guī)范完善鼓勵扶持體系，助力市場有序化形成，促進(jìn)機(jī)器人行業(yè)良性穩(wěn)健發(fā)展。