機器人產(chǎn)業(yè)：科技創(chuàng)新和智能制造的“比武場”

文 陳 鵬

在2018年韓國平昌冬奧會的圣火傳遞中，曾獲機器人挑戰(zhàn)賽冠軍的DRC-HUBO擔任火炬手。

在一個工廠里，平均1個小時生產(chǎn)出10萬個水餃，同時包裝分銷到全世界各地。在這個占地幾千平米的廠房中，空無一人，有的只是繁忙有序的機器人，從和面、放餡再到捏水餃，從塑封、計件、分揀再到碼垛，整個流程完全由分工不同而協(xié)作有序的機器人來完成。氣動抓手猶如“媽媽的手”那般溫柔，可以準確地抓住外皮柔軟的餃子，不會對餃子造成絲毫損壞，且抓取與安放都準確無誤。X光和檢測儀猶如“火眼金睛”那般犀利，可以把形狀或者質(zhì)量不合格的餃子剔除。這些機器人團隊可以耐住-50℃的速凍線，可以24小時不停工作。

上述的場景并非出現(xiàn)在科幻電影中，也不是文學作品里，它只不過是中國北部城市一隅中的真實場景，更是全球轟轟烈烈的機器人革命中的冰山之一角、全豹之一斑。

全球機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀

智能機器人是當今高新科技的一個“集大成者”，集材料、機械、電子、生物、控制、傳感、軟件、人工智能等多學科先進技術(shù)于一身。機器人的研發(fā)、制造與應用已經(jīng)成為各國比拼綜合科技創(chuàng)新與智能制造的“比武場”。

在全球機器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)版圖中，傳統(tǒng)上存在著日、美、歐三足鼎立的格局。日本在機器人方面有著深厚的工業(yè)基礎(chǔ)，尤其在控制機器人精密動作的伺服電機技術(shù)和產(chǎn)業(yè)方面，日本的松下、三菱等企業(yè)都是其中的佼佼者。此外，日本在仿生機器人，尤其是人形機器人的研究和開發(fā)方面下足了功夫。美國在機器人產(chǎn)業(yè)方面，更注重人工智能技術(shù)的結(jié)合，其優(yōu)勢在于“軟”的方面，依托IBM、微軟、谷歌、蘋果、臉書等眾多軟件與互聯(lián)網(wǎng)巨頭，美國在機器人產(chǎn)業(yè)方面有著不可撼動的地位。歐盟中的德國、英國、法國、瑞士等國家都是老牌的工業(yè)強國，基于它們在機械與電子領(lǐng)域的扎實基礎(chǔ)，歐盟國家的機器人產(chǎn)業(yè)底蘊極深。

伴隨著智能革命時代的到來，智能機器人吹響了第四次工業(yè)革命的號角。在這個波瀾壯闊、群雄逐鹿的歷史轉(zhuǎn)折時期，涌現(xiàn)了許多機器人產(chǎn)業(yè)的新貴，新技術(shù)與新應用也在驅(qū)動著機器人產(chǎn)業(yè)格局發(fā)生巨變。丹麥的“UniversalRobots”和美國的“RethinkRobotics”融入更多的協(xié)作與智能，波士頓動力完美融合動力學與結(jié)構(gòu)力學，這些機器人新貴正在向傳統(tǒng)工業(yè)機器人四大家族（德國庫卡、瑞士ABB和日本發(fā)那科和安川）發(fā)起挑戰(zhàn)。美國“IntuitiveSurgical”的達·芬奇手術(shù)機器人、索尼Aibo等極大地拓展了醫(yī)療機器人和服務機器人的市場空間，從而使得服務機器人和醫(yī)療、軍事等特種機器人已經(jīng)和傳統(tǒng)工業(yè)機器人平分秋色，占據(jù)全球機器人產(chǎn)值的一半。最新研發(fā)成功的可用于多種形狀變形的3D打印液晶彈性體致動器和通過尖端生長可以導航的新型材料將提升與推動軟體機器人的發(fā)展。肌肉模擬自我修復和液壓放大致動器能夠提升其重量200倍以上的物體，進一步增強機器人的“肌肉”能力。來自DNA的自組裝納米級機器人、DelFly仿生機器人和柔軟的可穿戴式機器人推動了新型機器人的研發(fā)與應用，重新界定了機器人市場疆域。

產(chǎn)業(yè)格局的重塑，勢必引發(fā)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移與產(chǎn)業(yè)重組，這為世界各國都帶來了新的契機。以韓國為例，在全球機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展浪潮中，韓國政府發(fā)起猛烈攻勢，打出一套以“重點技術(shù)突破、橫向產(chǎn)業(yè)擴散、強化國際標準、構(gòu)筑生態(tài)網(wǎng)絡”為重點的組合拳，意圖角逐全球機器人產(chǎn)業(yè)之鹿。在2018年韓國平昌舉辦的冬奧會，韓國大秀了一下其“機器人”科技的“肌肉”，機器人不僅擔任了安保、負責了解說，更是擔當了全球首個機器人火炬手，還參加了“機器人滑雪大賽”。經(jīng)過十數(shù)年不懈努力，韓國的機器人產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展，根據(jù)國際機器人聯(lián)合會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，韓國在全球各國的機器人密度（每10000名員工擁有工業(yè)機器人的數(shù)量）排名中已經(jīng)連續(xù)蟬聯(lián)第一?？梢哉f，韓國已經(jīng)成為能和日、美、歐抗衡的一股新興勢力。

在全球機器人產(chǎn)業(yè)格局重構(gòu)中，作為全球第二大經(jīng)濟體的中國勢必在這個過程中發(fā)揮不可替代的角色。中國巨大的開放市場吸引著全球所有頂尖的機器人巨頭。德國庫卡在上海布局其新工廠，瑞士ABB更是直接將其機器人業(yè)務總部搬遷到中國上海，日本發(fā)那科和安川積極與中國本土企業(yè)合資，設立機器人公司，發(fā)展中國市場業(yè)務。美國iRobot將其特定高端掃地機器人推向中國，日本軟銀集團和法國AldebaranRobotics研發(fā)的Pepper機器人借助阿里巴巴、海爾等國內(nèi)企業(yè)的力量也正在積極走入中國。這些全球機器人巨頭公司走入中國，對于中國而言，既是重大契機，又面臨巨大挑戰(zhàn)。

機器人產(chǎn)業(yè)所需要的技術(shù)沉淀非常之深厚，而我國目前無論是在傳統(tǒng)的機械和電子，或者是在新興的生物和人工智能技術(shù)方面，還存在著比較明顯的短板。2019年《科學》雜志所評選的十大酷炫機器人技術(shù)離我們都非常之遙遠，無論是從可能改變機器人技術(shù)未來的原創(chuàng)研究，還是支持基礎(chǔ)科學和推動工業(yè)和醫(yī)療創(chuàng)新的商業(yè)產(chǎn)品，我國的機器人產(chǎn)業(yè)還有很長的一段路要走。

中國機器人市場與應用前景廣闊

2016年，工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委和財政部三部委聯(lián)合發(fā)布《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》，對我國機器人產(chǎn)業(yè)所面臨的形勢做了清晰而準確的判斷，同時明確了我國機器人產(chǎn)業(yè)到2020年的發(fā)展目標。在國家的大力支持下，我國機器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)都迅猛提升，產(chǎn)業(yè)總體態(tài)勢良好。

“產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)攀升，市場潛力巨大”。從2013年至2017年，我國機器人產(chǎn)業(yè)平均規(guī)模增速超過15%，平均增長率高達30%。據(jù)2018年《中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》顯示，我國機器人市場規(guī)模已經(jīng)接近90億美元，占全球機器人市場份額的30%左右。

“產(chǎn)業(yè)鏈初具規(guī)模，集聚效應初顯”。我國已經(jīng)初步形成涵蓋精密減速器、伺服系統(tǒng)、智能傳感器、本體加工與系統(tǒng)集成解決方案等機器人上下游產(chǎn)業(yè)體系。國內(nèi)幾個特色產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)已經(jīng)初具規(guī)模，長三角地區(qū)起步較早、優(yōu)勢凸顯，珠三角地區(qū)數(shù)控產(chǎn)業(yè)一枝獨秀，華中和華北正在大力引進外部資源、后發(fā)制人，環(huán)渤海地區(qū)科研人才濟濟、蓄勢待發(fā)，中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)良好態(tài)勢。

“知識產(chǎn)權(quán)積累豐厚，核心技術(shù)不斷突破”。在知識產(chǎn)權(quán)方面，我國在相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)具有比較豐厚的基礎(chǔ)，僅從人工智能專利來看，據(jù)2018年《全球人工智能專利資源發(fā)展概況》統(tǒng)計，中國人工智能專利數(shù)量34000件，僅次于美國，位居全球第二。

“產(chǎn)業(yè)環(huán)境逐步優(yōu)化，創(chuàng)新型企業(yè)不斷涌現(xiàn)”。在城市地下管道檢查、電纜線路巡檢、無人機、智能汽車等諸多垂直領(lǐng)域，涌現(xiàn)出了一批業(yè)務水平較高、貼合行業(yè)實際、應用方案成熟的中小機器人企業(yè)，開發(fā)了一批創(chuàng)新型機器人產(chǎn)品。

構(gòu)筑自主技術(shù)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)

要想真正把握機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史機遇，并發(fā)揮機器人產(chǎn)業(yè)的頭雁效應，推動中國智能制造的趕超與領(lǐng)先，還需要我國在總結(jié)以往成功經(jīng)驗以及失敗教訓的基礎(chǔ)上，“審時度勢、抓緊謀劃、全盤考慮、扎實推進”。

“審時度勢、抓緊謀劃”就是要抓住契機與機遇，從戰(zhàn)略層面考慮，把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展的脈搏和時機。要做好產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)劃和梳理，從戰(zhàn)略重點、推進步驟、體制機制、資金保障、人才隊伍等多方面、多要素進行謀劃與布局。

“全盤考慮、扎實推進”就是要做戰(zhàn)略統(tǒng)籌。一方面，要構(gòu)建組織保障體系，建議國家層面構(gòu)建專門的領(lǐng)導小組，從組織保障上系統(tǒng)地、有序地推進中國機器人產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。另一方面，要統(tǒng)籌區(qū)域特色，基于各地方資源稟賦，發(fā)展各具特色、相互銜接、配套有序的機器人產(chǎn)業(yè)集群和生態(tài)。

我國的機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展一定要“抓大放小、把控核心”，緊緊抓住核心技術(shù)自主可控這個牛鼻子。我們在發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)過程中，切忌“眉毛胡子一把抓”，要有抓有放，要抓住我們擅長的、有優(yōu)勢、有積累、有沉淀的產(chǎn)業(yè)方向，注重垂直性的突破。整體而言，機器人技術(shù)可以大致劃分為“肌肉”（機器人所能移動的物理負載強度）、“骨骼”（機器人與其所完成的工作相對應的組織結(jié)構(gòu)）與“大腦”（機器的智能）三個部分。從我國的技術(shù)積累、我國產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀以及國際產(chǎn)業(yè)格局而言，我們可以重點關(guān)注“大腦”層面的技術(shù)突破?；谖覈诖髷?shù)據(jù)和人工智能領(lǐng)域的一些優(yōu)勢，從自然語言理解與處理和人工情感感知等方面進行重點突破，并以產(chǎn)業(yè)為核心，重構(gòu)產(chǎn)學研用生態(tài)體系，破解我國科技產(chǎn)業(yè)“阿喀琉斯之踵”的難題，進而摘取機器人這一“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”。