一名小朋友觀看雙臂協(xié)作機(jī)器人操作演示。制圖:張芳曼
在最近舉行的2018世界機(jī)器人大會(huì)上，機(jī)器人前沿技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展話題引起社會(huì)關(guān)注。我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀如何？呈現(xiàn)出哪些趨勢(shì)和特點(diǎn)？還有什么發(fā)展短板？應(yīng)當(dāng)怎樣抓住下一代機(jī)器人發(fā)展機(jī)遇？
工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人發(fā)展較快，應(yīng)用場(chǎng)景不斷豐富
與消費(fèi)者所說(shuō)的機(jī)器人不同，行業(yè)內(nèi)一般將機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人三類。工業(yè)機(jī)器人主要從事焊接、搬運(yùn)、碼垛、包裝等，服務(wù)機(jī)器人則在教育、醫(yī)療、金融、物流等領(lǐng)域提供服務(wù)，特種機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)是能在應(yīng)急救援等高危環(huán)境下工作。
在2018世界機(jī)器人大會(huì)上，中國(guó)電子學(xué)會(huì)發(fā)布的《2018中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》（以下簡(jiǎn)稱《報(bào)告》）顯示，2018年全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到298.2億美元，其中工業(yè)機(jī)器人占將近六成。
汽車制造、金屬制品加工和電子是工業(yè)機(jī)器人傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，近年來(lái)隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和工藝日趨成熟，應(yīng)用逐漸向家具家電、五金衛(wèi)浴、食品飲料等領(lǐng)域延伸。
“過(guò)去工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用主要集中在汽車制造這樣的高端產(chǎn)業(yè)，如今已經(jīng)涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)39個(gè)行業(yè)大類和110個(gè)行業(yè)中類，足夠大的應(yīng)用領(lǐng)域是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的市場(chǎng)基礎(chǔ)。”新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司總裁曲道奎說(shuō)。
在2018世界機(jī)器人大會(huì)展廳，一家公司推出的全球首款五星級(jí)服務(wù)接待機(jī)器人引來(lái)不少觀眾圍觀體驗(yàn)。工作人員介紹，這款機(jī)器人融合了先進(jìn)的人臉識(shí)別、語(yǔ)言識(shí)別、室內(nèi)導(dǎo)航等智能感知系統(tǒng)，可以完成前臺(tái)接待、自動(dòng)巡邏、拍照合影等服務(wù)功能。
相比工業(yè)機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人近年來(lái)發(fā)展較快。專家表示，這主要是由于人工智能的發(fā)展，語(yǔ)音理解、視覺(jué)識(shí)別的嵌入讓服務(wù)機(jī)器人更“聰明”了。服務(wù)機(jī)器人將是機(jī)器人未來(lái)的熱點(diǎn)，這其中養(yǎng)老型服務(wù)機(jī)器人需求較大，而以康復(fù)機(jī)器人、早教機(jī)器人、跳舞機(jī)器人等為代表的家用服務(wù)型機(jī)器人也正在興起。
起飛重量可達(dá)到3噸，續(xù)航時(shí)間達(dá)到30小時(shí)，最大航速可達(dá)到300公里/小時(shí)……這是中航智在大會(huì)上展出的無(wú)人機(jī)T333，它是目前我國(guó)最重的一款無(wú)人直升機(jī)，也是世界上所有直升機(jī)中續(xù)航時(shí)間最長(zhǎng)的。工作人員介紹，T333可用于災(zāi)難救援、線路巡查、地質(zhì)勘查等人力難以完成的工作。
特殊環(huán)境作業(yè)的需求助推了特種機(jī)器人的迅速發(fā)展。《報(bào)告》指出，當(dāng)前特種機(jī)器人已經(jīng)能夠完成定位、導(dǎo)航、避障、跟蹤、場(chǎng)景感知識(shí)別、行為預(yù)測(cè)等任務(wù)。
北京航空航天大學(xué)教授王田苗介紹，工業(yè)機(jī)器人已發(fā)展了幾十年，當(dāng)前世界各國(guó)依然高度重視，因?yàn)樗侵悄苤圃斓闹匾A(chǔ)之一，在萬(wàn)物互聯(lián)的背景下，能有效帶動(dòng)制造業(yè)提質(zhì)升級(jí)。此外，機(jī)器人技術(shù)衍生的服務(wù)機(jī)器人，未來(lái)還將從社會(huì)公共服務(wù)領(lǐng)域走進(jìn)家庭，將廣泛影響人們生活。
機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新主要圍繞人機(jī)協(xié)作、人工智能和仿生結(jié)構(gòu)展開(kāi)
機(jī)器人技術(shù)涉及工程材料、機(jī)械控制、傳感器、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、生命科學(xué)等各個(gè)方面。當(dāng)前，機(jī)器人基礎(chǔ)與前沿技術(shù)正在迅猛發(fā)展，相關(guān)學(xué)科在相互交流中加速融合。《報(bào)告》指出，目前關(guān)于機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新趨勢(shì)主要圍繞人機(jī)協(xié)作、人工智能和仿生結(jié)構(gòu)三個(gè)方面展開(kāi)。
在大會(huì)展廳，國(guó)內(nèi)首臺(tái)7自由度協(xié)作機(jī)器人——新松協(xié)作機(jī)器人引得參觀者不停詢問(wèn)。新松機(jī)器人工程師陳文介紹，相比傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，它更小、更輕也更靈活，同時(shí)兼具牽引示教、視覺(jué)引導(dǎo)、碰撞檢測(cè)等功能，適用于布局緊湊、精度要求高的生產(chǎn)線，能夠滿足精密裝配、產(chǎn)品包裝、檢測(cè)等操作需要。
天津市科學(xué)學(xué)研究所工程師趙繪存說(shuō)，由于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景更加多元，特別是近年來(lái)工業(yè)機(jī)器人在電子信息領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，對(duì)機(jī)器人的體積、柔性和靈活度提出了更高的要求，工業(yè)機(jī)器人小型化、輕型化、柔性化已經(jīng)成為一個(gè)重要的趨勢(shì)。
“機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸由搬運(yùn)、焊接、裝配等操作型任務(wù)向加工型任務(wù)拓展，因此，人機(jī)協(xié)作正成為工業(yè)機(jī)器人研發(fā)的重要方向。”陳文表示，人機(jī)協(xié)作將人的認(rèn)知能力與機(jī)器人的效率結(jié)合在一起，從而使人可以安全、簡(jiǎn)便地使用機(jī)器人。
服務(wù)機(jī)器人與人們的生活聯(lián)系將更緊密。專家介紹，服務(wù)機(jī)器人正在從感知智能向認(rèn)知智能加速邁進(jìn)，并已經(jīng)在深度學(xué)習(xí)、抗干擾感知識(shí)別、自然語(yǔ)言理解等方面取得了明顯的進(jìn)步。
趙繪存說(shuō)，機(jī)器人發(fā)展必將經(jīng)歷一個(gè)“智能+”的迭代過(guò)程，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)與機(jī)器人的深度融合，機(jī)器人的“智商”將越來(lái)越高，將真正實(shí)現(xiàn)由“機(jī)器”向“機(jī)器人”的重大轉(zhuǎn)變。
寧波GQY視訊股份有限公司市場(chǎng)部經(jīng)理張余萍說(shuō)，服務(wù)機(jī)器人將人從簡(jiǎn)單導(dǎo)航、解說(shuō)等工作中解放出來(lái)，但當(dāng)前對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀況的要求比較高，離實(shí)現(xiàn)真正的人工智能還有很長(zhǎng)一段距離。
“人工智能和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將為機(jī)器人提供強(qiáng)大的‘后腦’，進(jìn)一步提升其智能水平。”中國(guó)工程院院士王天然向記者描繪了這樣的前景：隨著材料科學(xué)的發(fā)展，未來(lái)可以用人造肌肉等制成“軟體機(jī)器人”；與腦科學(xué)結(jié)合，可以使機(jī)器人的一些行為直接受控于人；與生命科學(xué)的結(jié)合，將產(chǎn)生類生命機(jī)器人。
但專家同時(shí)表示，相比于人，目前機(jī)器人仍有著很大的局限性。美國(guó)機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)主席杰夫·伯恩斯坦認(rèn)為，機(jī)器人發(fā)展當(dāng)前面臨三個(gè)技術(shù)問(wèn)題：一是現(xiàn)在機(jī)器人抓取能力還非常薄弱，如果不通過(guò)長(zhǎng)期的訓(xùn)練，機(jī)器人很難在眾多物件中抓取到你所需要的物件；二是機(jī)器人視覺(jué)還有缺陷，人類可以清晰地看到面前的一切，但是機(jī)器人很難真正進(jìn)行精確的人臉識(shí)別；三是機(jī)器人移動(dòng)性受限，因?yàn)榇蟛糠謾C(jī)器人還是在固定環(huán)境下工作，很難讓機(jī)器人準(zhǔn)確并且安全地爬樓梯，以及在一些不平整的平面或區(qū)域內(nèi)活動(dòng)。
我國(guó)正從機(jī)器人應(yīng)用大國(guó)邁向創(chuàng)新大國(guó)
我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀如何？
專家表示，我國(guó)擁有較為完整的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈條，近年來(lái)，隨著機(jī)器人相關(guān)技術(shù)水平的提升，我國(guó)正從機(jī)器人應(yīng)用大國(guó)邁向創(chuàng)新大國(guó)。不少科技企業(yè)進(jìn)入機(jī)器人領(lǐng)域，進(jìn)一步拓展了機(jī)器人的應(yīng)用。
趙繪存介紹，雖然與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有不小差距，但如今我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展正呈現(xiàn)加快向中高端轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)廠商攻克了減速機(jī)、控制系統(tǒng)、伺服電機(jī)等關(guān)鍵核心零部件的部分難題，機(jī)器人產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化率逐步提升。
以減速器為例，深圳大族激光開(kāi)發(fā)的諧波減速器實(shí)現(xiàn)了定制化生產(chǎn)，精度與國(guó)際品牌相當(dāng)；蘇州綠的公司諧波減速器完成了2萬(wàn)小時(shí)的精度壽命測(cè)試，大大超出了國(guó)際機(jī)器人精度壽命6000小時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。
在特種機(jī)器人上，我國(guó)也取得持續(xù)突破，在特種無(wú)人機(jī)、水下機(jī)器人、搜救機(jī)器人等領(lǐng)域逐漸形成了一批具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。例如，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司成功研發(fā)了固定翼無(wú)人機(jī)智能集群系統(tǒng)；株洲中車時(shí)代電氣股份有限公司研制出世界上最大噸位深水挖溝犁，填補(bǔ)了我國(guó)深海機(jī)器人裝備制造領(lǐng)域空白。
“智能+機(jī)器人”成為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的新趨勢(shì)，也是推進(jìn)服務(wù)機(jī)器人發(fā)展的重要基礎(chǔ)。專家表示，在語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別等技術(shù)應(yīng)用上，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基本與國(guó)際先進(jìn)水平同步。《報(bào)告》顯示，我國(guó)在人工智能領(lǐng)域技術(shù)的專利申請(qǐng)數(shù)量較多，特別是計(jì)算機(jī)視覺(jué)和智能語(yǔ)音等應(yīng)用層專利數(shù)量快速增長(zhǎng)。與此同時(shí)，我國(guó)在多模態(tài)人機(jī)交互技術(shù)、仿生材料與結(jié)構(gòu)、模塊化自重構(gòu)技術(shù)等方面也取得了一定進(jìn)展，提升了我國(guó)在智能機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)水平。
“當(dāng)前服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)處于形成期向活躍期轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段，主導(dǎo)型的商業(yè)模式尚未形成，整體的技術(shù)壁壘相對(duì)較低，同時(shí)我國(guó)市場(chǎng)比較大，智能化應(yīng)用活躍，有望助推服務(wù)機(jī)器人在消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)的快速發(fā)展。”趙繪存建議，目前在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域還沒(méi)有全球性的領(lǐng)軍企業(yè)，行業(yè)集中度不高，我國(guó)企業(yè)需要找準(zhǔn)特定應(yīng)用場(chǎng)景，精準(zhǔn)突破，從而占得發(fā)展先機(jī)。（喻思南 張雙雙 涂英玲）
