機(jī)器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展

為助力全省廣大領(lǐng)導(dǎo)干部關(guān)注全球科技發(fā)展態(tài)勢(shì)、了解科技前沿動(dòng)態(tài)、樹立科技戰(zhàn)略思維、提升科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)決策水平、增強(qiáng)駕馭經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展復(fù)雜矛盾和問題的能力，6月17日，由山西省科協(xié)、山西省直機(jī)關(guān)工委、山西省教育廳、山西省科技廳共同主辦的以“機(jī)器人的現(xiàn)狀與發(fā)展”為主題的“科技的力量”院士專家報(bào)告會(huì)第二場(chǎng)在山西省科技館成功舉辦。報(bào)告會(huì)特邀中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所多模態(tài)人工智能系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王碩和北京理工大學(xué)二級(jí)教授楊健兩位專家作深度解讀。

機(jī)器人是全面融入國(guó)民經(jīng)濟(jì)的智能技術(shù)。美國(guó)提出了機(jī)器人計(jì)劃3.0，歐洲有《地平線計(jì)劃》，日本有《機(jī)器人新戰(zhàn)略》。這意味著，機(jī)器人已成為世界科技競(jìng)爭(zhēng)的重要領(lǐng)域。

在航空、航天、交通、船舶、風(fēng)電等高端制造業(yè)，電子、紡織、五金、食品加工等傳統(tǒng)勞動(dòng)密集型行業(yè)，煤礦、冶金、建筑、化學(xué)品等傳統(tǒng)高危高負(fù)荷行業(yè)，工業(yè)機(jī)器人發(fā)揮著重要作用。在“中國(guó)天眼”等國(guó)家重大科學(xué)工程，核電站、大壩、大型橋梁等國(guó)家重大基礎(chǔ)設(shè)施中，特種機(jī)器人為建造和運(yùn)維工作提供了重要裝備。在醫(yī)療、康復(fù)、養(yǎng)老、助殘等方面，手術(shù)機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人為人民生命健康提供了重要保障。

機(jī)器人的主要任務(wù)是提質(zhì)、增效和完成危險(xiǎn)、重復(fù)、枯燥的工作。提質(zhì)指的是提高產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)品的一致性。增效指的是提高生產(chǎn)效益、降低成本消耗。機(jī)器人也可以完成人類不愿意干、不能干或干不好的危險(xiǎn)、重復(fù)、枯燥的工作。工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用將進(jìn)一步推動(dòng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，形成新質(zhì)生產(chǎn)力。特種機(jī)器人的發(fā)展將滿足國(guó)家重大工程和重大裝備的需求。服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展將惠及民生，推動(dòng)銀發(fā)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，滿足養(yǎng)老、醫(yī)療、康復(fù)等服務(wù)需求。

從第一個(gè)工業(yè)機(jī)器人專利至今，機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展已走過70余年的歷史。隨著1961年第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人Uminate安裝在通用汽車工廠，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展壯大，KUKA六軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人、通用機(jī)器人PUMA、SCARA機(jī)器人等典型產(chǎn)品迭代優(yōu)化更新，在汽車、電子制造等行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，尤其是近十年，智能制造推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速增長(zhǎng)。在工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的同時(shí)，服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人也逐步發(fā)展。1968年，斯坦福大學(xué)開發(fā)了智能移動(dòng)機(jī)器人Shakey，在積木環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了環(huán)境感知和規(guī)劃運(yùn)動(dòng)。1993年，本田公司研制了第一臺(tái)類人步行機(jī)器人P1。2000年，Intuitive公司開發(fā)了達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。2008年，波士頓動(dòng)力公司研制了Bigdog液壓四足機(jī)器人，后續(xù)又推出了Atlas人形機(jī)器人系統(tǒng)。

機(jī)器人技術(shù)發(fā)展受到原理創(chuàng)新和場(chǎng)景拓展的雙重驅(qū)動(dòng)。在仿生學(xué)等學(xué)科發(fā)展基礎(chǔ)上，機(jī)器人本體機(jī)構(gòu)研究從非生命向生機(jī)融合方向發(fā)展。隨著微納傳感器等技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的感知能力從單一模態(tài)信息感知向多模態(tài)信息融合感知方向發(fā)展。隨著腦科學(xué)、生命科學(xué)研究的深入，機(jī)器人的智能從程序邏輯向自主進(jìn)化類腦智能方向發(fā)展。工作環(huán)境變化，使機(jī)器人從結(jié)構(gòu)化固定式工作環(huán)境逐步進(jìn)入非結(jié)構(gòu)化工作環(huán)境運(yùn)行。人機(jī)關(guān)系變化，使機(jī)器人與人從傳統(tǒng)的物理空間隔離轉(zhuǎn)變?yōu)槿藱C(jī)共融、共享工作空間。作業(yè)方式的變化，使機(jī)器人從預(yù)編程簡(jiǎn)單操作轉(zhuǎn)向類人靈巧作業(yè)的作業(yè)方式。

全球機(jī)器人市場(chǎng)持續(xù)蓬勃發(fā)展，中國(guó)的機(jī)器人市場(chǎng)也在持續(xù)快速增長(zhǎng)。2022年，報(bào)告顯示中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模是174億美元，連續(xù)5年增長(zhǎng)率達(dá)到22%，而且工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到87億美元。2013年以來，中國(guó)一直是工業(yè)機(jī)器人全球第一大消費(fèi)市場(chǎng)，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人占了全球工業(yè)機(jī)器人一半的產(chǎn)銷量。這顯示機(jī)器人作為重要的制造裝備在自動(dòng)化改造、智能化升級(jí)過程中獲得廣泛應(yīng)用。

在機(jī)器人領(lǐng)域，我國(guó)從“七五”計(jì)劃開始就進(jìn)行了前瞻性布局，夯實(shí)基礎(chǔ)、培育產(chǎn)業(yè)，通過幾十年的不懈努力，為中國(guó)機(jī)器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展奠定雄厚的基礎(chǔ)。工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品及應(yīng)用實(shí)現(xiàn)突破，當(dāng)前國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人銷量已占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)近一半。以“蛟龍?zhí)枴?、盾?gòu)機(jī)為代表的重大裝備進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。無人機(jī)、平衡車等產(chǎn)品在相關(guān)領(lǐng)域已形成了局部?jī)?yōu)勢(shì)。同時(shí)，形成了一批專業(yè)研發(fā)隊(duì)伍，培育了一批機(jī)器人核心零部件、整機(jī)和系統(tǒng)集成企業(yè)，形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

目前，工業(yè)機(jī)器人從2013年國(guó)民經(jīng)濟(jì)25個(gè)行業(yè)大類、52個(gè)行業(yè)中類擴(kuò)展到當(dāng)今71個(gè)行業(yè)大類、226個(gè)行業(yè)中類。它們出現(xiàn)在不同的場(chǎng)景，從工業(yè)領(lǐng)域的裝配、搬運(yùn)、碼垛、焊接、噴涂等到金屬加工、半導(dǎo)體、芯片、服裝、化工、能源都有大量的應(yīng)用。在商業(yè)領(lǐng)域，服務(wù)機(jī)器人具備了清潔、接待、引導(dǎo)、消毒或者是配送、搬運(yùn)、導(dǎo)覽、娛樂等服務(wù)能力，在酒店、餐飲、商場(chǎng)、寫字樓、銀行、物流企業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。在醫(yī)療方面，近幾年國(guó)內(nèi)在醫(yī)療手術(shù)、康復(fù)機(jī)器人方面涌現(xiàn)了眾多初創(chuàng)型企業(yè)，在手術(shù)、康復(fù)等領(lǐng)域開發(fā)了大量機(jī)器人產(chǎn)品，部分產(chǎn)品已獲得CFDA認(rèn)證。此外，機(jī)器人也在農(nóng)業(yè)、應(yīng)急救援、消防、勘探勘測(cè)等眾多場(chǎng)景中獲得大量應(yīng)用。

這些趨勢(shì)表明，機(jī)器人技術(shù)正處于快速發(fā)展時(shí)期，未來機(jī)器人將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，極大地改變?nèi)祟惖纳詈凸ぷ鞣绞健?/p>

當(dāng)前，中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正處于機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：一方面，面臨國(guó)際龍頭企業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)、技術(shù)引進(jìn)與成本壓力持續(xù)存在等難題；另一方面，政策環(huán)境持續(xù)優(yōu)化、核心技術(shù)進(jìn)步加快、產(chǎn)品形態(tài)加速變革、龐大內(nèi)需市場(chǎng)形成有力支撐，這些因素為產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供了重要機(jī)遇。在此背景下，中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)亟需向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型。

展望未來，全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將迎來戰(zhàn)略格局重塑，中國(guó)憑借技術(shù)突破與市場(chǎng)規(guī)模優(yōu)勢(shì)，將成為新產(chǎn)業(yè)格局中的核心力量。未來，中國(guó)也必將整體位居世界強(qiáng)國(guó)行列。

專家名片

王碩：中國(guó)科學(xué)院研究員、博導(dǎo)，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所多模態(tài)人工智能系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員，“十三五”“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能機(jī)器人”重點(diǎn)專項(xiàng)專家