當前全球制造業(yè)正處于全新的變革時期，未來制造方式會徹底改變，個性化產(chǎn)品將以高效率、一定批量化的柔性制造方式生產(chǎn)，機器人必將在新的制造模式下發(fā)揮不可替代的作用。9 S" v( U% B k
4 f0 m6 K+ Z, `4 H, } n0 W, j* ]) d目前傳統(tǒng)工業(yè)機器人所能完成的工作范圍有限，無法適應(yīng)未來的制造方式，新一代機器人更智能、更靈活、更易合作、更具有適應(yīng)能力等特性將為未來工廠帶來巨大變化，甚至改變?nèi)蚋偁幐窬帧?font class="jammer">: M: ^/ I8 l0 R9 @2 G; m" A' m$ R
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1、背景與產(chǎn)業(yè)需求
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加速機器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展體現(xiàn)了國家意志和戰(zhàn)略4 \+ g2 y$ V+ s% I7 |4 ]# A
* t3 a6 w) }9 j8 g" F- ]0 @隨著我國勞動力成本快速上漲，人口紅利優(yōu)勢喪失，這種陳舊的制造模式受到了巨大沖擊，采用機器人代替勞動力已成為中國新的比較優(yōu)勢。機器人已從“備選”成為“必選”，倒逼中國加速產(chǎn)業(yè)發(fā)展，成為實現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、提升制造業(yè)競爭力的重要路徑。# F. T& U' l; h) b3 E8 V; b
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傳統(tǒng)機器人技術(shù)的局限性制約了機器人應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)的深層發(fā)展
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傳統(tǒng)機器人工作于靜態(tài)、結(jié)構(gòu)化、確定性的無人環(huán)境中，以固定時序完成重復(fù)性作業(yè)，這種機器人的工作特點在于空間相對隔離、與人非接觸、預(yù)編程或示教再現(xiàn)控制、需要外部安全保障。, O4 N* ^( i# |) [ V) q, }
$ y7 H9 k# V; T# J0 `全球化的細分市場、產(chǎn)品用戶定制化生產(chǎn)模式的回歸，使小批量、多品種、短周期、個性化成為新興制造業(yè)的顯著特點，也是未來制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式。柔性制造、個性化制造等新興制造模式需要與產(chǎn)業(yè)工人合作作業(yè)的“工友型”、可完成類人的技能作業(yè)機器人。
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- w$ r1 v5 g0 R G' H! \這些新的巨大需求是傳統(tǒng)機器人技術(shù)不具備的?？梢姡瑐鹘y(tǒng)機器人技術(shù)的局限性制約了機器人應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)的深層發(fā)展。
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0 ^; [) g" I- J6 m; L0 a8 @( q0 V下一代智能機器人為我國快速趕超國外發(fā)達國家?guī)砹藱C遇& ]. @) P; H4 N+ d7 t: C
# f1 l( f& n- S, X3 H B美國在2013年公布的機器人路線圖中提出了“Robotic Partner”，歐盟在2014年公布的“地平線2020計劃”提出了“Co-Worker”，他們均為下一代智能機器人勾畫出發(fā)展前景。
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2 i" g% P3 n/ n而美國Rethink公司研制的Baxter、德國宇航中心的Justin、KUKA-DLR研制的LWR-IV機器人、ABB公司的YuMi等則展示出下一代智能機器人的原型。我國在下一代智能機器人關(guān)鍵技術(shù)的研究上取得了一些初步成果，但這些研究都是分散的、自發(fā)的，一無頂層設(shè)計，二無強大資金支持，目前尚無科技專項計劃系統(tǒng)性支持。2 C1 t1 a( a- X/ e" s4 Y2 T
' d+ Z7 `8 ?8 z4 h: h在這種情況下，下一代智能機器人的研究難以快速發(fā)展。下一代智能機器人在國外發(fā)達國家剛剛開始研發(fā)，我國與國外的差距并不大。這無疑給我們帶來了千載難逢的機遇。如果我們能夠抓住這個機遇，從頂層開始規(guī)劃，那么我國在下一代智能機器人技術(shù)及產(chǎn)業(yè)方面有望快速趕超國外發(fā)達國家。
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I4 k* r6 `7 V% D9 M2、下一代工業(yè)機器人概念和內(nèi)涵4 V3 | ~) F- E, l1 r
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下一代工業(yè)機器人是一種可融入人類生產(chǎn)、生活環(huán)境、與人優(yōu)勢互補、合作互助，進而成為具備可變作業(yè)能力的人類助手型機器人?！芭c人共融”是下一代工業(yè)機器人最本質(zhì)的特征。所謂與人共融，是人與機器人關(guān)系的一種抽象凝練，包括三個方面的內(nèi)涵：
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任務(wù)融合——人與機器人相互配合共同完成一個指定任務(wù)；& _/ Q& I/ H. |! W+ }/ P2 q# i# L1 p: d
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行為融合——人與機器人在行為上一致、協(xié)調(diào)、互助；
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. M- K c! u* N- K智能融合——人的智能與機器人的自主行為能力相融合，提升機器人智能水平。- _4 m4 b. Y B* h9 o) c
G9 [5 X* |5 I3、行業(yè)面臨多重挑戰(zhàn)
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' j. E5 b, H8 V+ r$ M! |3 O+ ]下一代工業(yè)機器人的發(fā)展瓶頸主要表現(xiàn)為以下兩個層面。
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& n8 ]; P E+ K; |) j技術(shù)層面. E! t T5 o) F5 Q* R4 j: i! o2 l
. y; y6 Z" e4 v4 p1 F盡管機器人技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了近60年，但其一直未能脫離基于預(yù)編程/遙操作的自動化機器范疇?，F(xiàn)有的機器人系統(tǒng)要滿足新興制造業(yè)面臨著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。9 O0 c4 K) ?# X& y, d/ o
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第一，感知與決策?，F(xiàn)有機器人適用于靜態(tài)、結(jié)構(gòu)化、確定性的無人環(huán)境中完成固定時序、重復(fù)性作業(yè)。新一代工業(yè)機器人需要在自然（非人工）、不可預(yù)知、復(fù)雜的有人環(huán)境中完成動態(tài)可變的作業(yè)，對機器人的傳感、認知及規(guī)劃決策能力提出挑戰(zhàn)。0 P7 d9 a: w* R) s
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第二，靈巧作業(yè)。現(xiàn)有工業(yè)機器人主要針對剛性單一對象，完成簡單的抓取移動等操作。新一代工業(yè)機器人作業(yè)/服務(wù)對象拓展到復(fù)雜組合體、軟性物體甚至生物活體，操作復(fù)雜度更高，技巧性更強，動態(tài)及不確定性更明顯，對機器人的材料、驅(qū)動、控制及學(xué)習能力提出挑戰(zhàn)。. z) V: ^: _! N6 ~) d# N$ T! a* a
# ]% `; Z& c# ~3 X7 O" I第三，人機共融?，F(xiàn)有工業(yè)機器人在物理空間上基本與人隔離，由專業(yè)技術(shù)人員操作。新一代工業(yè)機器人將深度融入人類生產(chǎn)及生活。人類與機器共享空間、物理接觸。安全及良好的交互體驗至關(guān)重要，對機器人與人的雙向信息交流、協(xié)同感知、智能融合及行為合作能力提出挑戰(zhàn)。$ t8 B1 K/ }5 l- p, }0 j, r
, N$ R+ |: i" a產(chǎn)業(yè)層面( I* }7 g% l9 B6 [2 ~3 b' Z& N
( Y- \ T* M9 T: o1 d" v我國制造業(yè)每萬名產(chǎn)業(yè)工人所擁有的工業(yè)機器人數(shù)量遠低于發(fā)達國家，不足國際平均水平的一半，距制造業(yè)強國尚有近10倍的增長空間。 [, A3 A% J: s# x5 {* E
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汽車行業(yè)將不再是工業(yè)機器人的最大需求行業(yè)，而電子制造行業(yè)、食品藥品行業(yè)等多個行業(yè)將很快成為工業(yè)機器人需求的領(lǐng)跑者。+ ?% f, e9 Y. E i; ]9 e/ `
& `( K/ @. P" D5 o1 S7 x! c以電子、生活消費類產(chǎn)品為代表的、在制造產(chǎn)業(yè)鏈條中的低技術(shù)含量、低產(chǎn)品附加值的制造產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)眾多，但傳統(tǒng)機器人在該領(lǐng)域所能替代人的比例不足20%。1 @3 A" z+ V" Y9 X: q {
- k' T! I2 U. V9 _3 m5 Z* t下一代工業(yè)機器人在產(chǎn)業(yè)上的需求巨大，但面臨著成本高昂等巨大挑戰(zhàn)。一方面，關(guān)鍵核心零部件和大量機器人專用傳感器依賴進口，下一代工業(yè)機器人與目前工業(yè)機器人同樣面臨成本居高不下的困境。& ?- ]; N5 ~0 ^4 j! r* K+ E
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另一方面，大量勞動密集型制造企業(yè)更加關(guān)注投資回報周期，而下一代工業(yè)機器人多以雙臂為主、成本更高，這也制約了下一代工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)批量應(yīng)用。
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' s9 D# A' b8 {% m7 q) p4、四項建議
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1 `2 I0 F. g% m8 M0 l" s* P* Q第一，以國家科技計劃為依托，開展系統(tǒng)謀劃，做好頂層設(shè)計。5 I4 ^# o$ t2 _6 W. v
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我國應(yīng)牢牢把握需求牽引，以功能演示與示范應(yīng)用為抓手，針對未來制造業(yè)新的需求，研究機器人本質(zhì)安全、情境認知、任務(wù)合作、行為輔助、智能融合等共性核心技術(shù)和新興交叉技術(shù)帶給機器人的變革性技術(shù)，開展下一代機器人的核心技術(shù)儲備，引領(lǐng)市場需求需要，探索以人工智能為基礎(chǔ)的新的基礎(chǔ)研究。
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關(guān)鍵技術(shù)的突破要跳出固有思維，更加注重基礎(chǔ)研究和學(xué)科交叉，建立新的觀念。# [! c, n& V+ s/ M4 k) B" V
# u9 }3 C5 s0 ^第二，整合協(xié)同創(chuàng)新資源，完善創(chuàng)新機制，實現(xiàn)機器人可持續(xù)發(fā)展。
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通過協(xié)同創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，我國可進一步整合創(chuàng)新資源，盡快制定各類科技資源的標準規(guī)范，建立促進科技資源共享的政策法規(guī)體系，探索產(chǎn)、學(xué)、研、用各方利益共享與分配機制，實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研用的深度融合。
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同時，我國要進一步完善創(chuàng)新型企業(yè)的評價體系和政策激勵體系，鼓勵創(chuàng)新型企業(yè)加強體制與機制創(chuàng)新，堅持自主創(chuàng)新，掌握核心技術(shù)，強化知識產(chǎn)權(quán)保護，開展專利布局研究，實施品牌戰(zhàn)略，鼓勵高校、科研院所以多種形式參與創(chuàng)新型企業(yè)的建設(shè)。
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& j; E; D: A! Q3 R) q8 [: i% o第三，以商業(yè)模式為中心，創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā)，帶動服務(wù)性產(chǎn)業(yè)。
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實行創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，本身就是一個系統(tǒng)工程，其中商業(yè)模式的創(chuàng)新應(yīng)該值得特別關(guān)注。
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每一個新市場，往往有一個新的商業(yè)模式。一種新的商業(yè)模式產(chǎn)生以后，又會帶來很多新的關(guān)鍵技術(shù)。新的服務(wù)模式和商業(yè)模式帶動了新產(chǎn)品的研發(fā)，也帶動新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我國應(yīng)在創(chuàng)新銷售、服務(wù)模式上下功夫，提高政府的靈活性。
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' S2 D6 Q6 ~. O# C第四，以國際合作為手段，加強基礎(chǔ)研究，促進能力的提升。7 t0 r; ^- Q) n7 t% \/ _2 G
/ O" H: h6 A$ D自主創(chuàng)新要在全球資源的基礎(chǔ)上實現(xiàn)開放式創(chuàng)新，可通過采購、并購獲取關(guān)鍵技術(shù)，也可在基礎(chǔ)研究上開展廣泛的國際合作，特別是在人工智能等方面。) r+ r7 _. g! j
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我們應(yīng)鼓勵外企把研發(fā)中心建到中國，不懼競爭。機器人的市場很大，我們不能固步自封。我們應(yīng)當抱著更開放的市場心態(tài)，在全球化競爭中凸顯優(yōu)勢，提升能力。
. R5 S7 |+ a* D: [- M1 @作者：趙杰 哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授、863計劃智能機器人主題專家組組長
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發(fā)表于 2015-7-23 13:21:23
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這是咋回事兒？？
