|
目前機械制造業(yè)正處在全新的改革時期，制造方式勢必迎來全新面貌，產(chǎn)品將以高效率、批量化的制造方式生產(chǎn)，工業(yè)機器人一定會在這種新
型的工業(yè)模式下發(fā)揮更大的作用。當(dāng)前作為傳統(tǒng)工業(yè)機器人所能完成的工作范圍有限，很難適應(yīng)新型制造方式，未來工業(yè)機器人將會更加智能
、更加靈活、更具有適應(yīng)能力等特性將為未來企業(yè)帶來巨大變化。
1、背景與產(chǎn)業(yè)需求
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，采用自動化生產(chǎn)設(shè)備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。
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
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。
全球化的細(xì)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。
這些新的巨大需求是傳統(tǒng)機器人技術(shù)不具備的。可見，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。
下一代智能機器人為我國快速趕超國外發(fā)達(dá)國家?guī)砹藱C遇
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。
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。
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(dá)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(dá)國家。
2、下一代工業(yè)機器人概念和內(nèi)涵
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(jìn)而成為具備可變作業(yè)能力的人類助手型機器人。“與人共
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：
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)；
行為融合——人與機器人在行為上一致、協(xié)調(diào)、互助；
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。
3、行業(yè)面臨多重挑戰(zhàn)
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。
技術(shù)層面
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。現(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)。
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(rèn)知及規(guī)劃決策能力提出挑戰(zhàn)。
第二，靈巧作業(yè)?，F(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(xí)能力提出挑戰(zhàn)。
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)。
產(chǎn)業(yè)層面
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(yuǎn)低于發(fā)達(dá)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。
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。
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%。
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(jìn)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。
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。
4、四項建議
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。
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(rèn)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。
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。
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。
通過協(xié)同創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，我國可進(jìn)一步整合創(chuàng)新資源，盡快制定各類科技資源的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，建立促進(jìn)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。
同時，我國要進(jìn)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(hù)，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)。
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)。
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。
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。
第四，以國際合作為手段，加強基礎(chǔ)研究，促進(jìn)能力的提升。
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。
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(dāng)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。
|