現階段工業機器人乃至服務機器人發展得并不理想的原因之一，就是沒有跟人融合在一起，而機器人發展的下一個階段，人機共融的模式將成為主流，制造服務將成為新的業態。
變“主仆關系”為“伙伴關系”的人機共融機器人，或是機器人制造產業下一個突破口。
機器人足球場上，一個機器人“隊員”仰面摔倒在地。只見它兩只腳撐地、腰部發力，企圖挺著“爬”起來，笨拙的樣子讓人著急。“好費勁啊，還能這樣站起來。”圍觀的一位小朋友忍不住喊道。
這是《中國科學報》記者近日在2018Robot Cup機器人世界杯開幕式上看到的一幕。同行的一位記者朋友半開玩笑地評論說：“機器替代人的事情可以先不用擔心了。”
“機器人的發展還有很多不足。比如現在特別需要的高層建筑擦玻璃機器人、船舶焊接機器人、飛機裝配機器人等，都還沒有真正實現。”在同期舉辦的2018國家機器人發展論壇上，中國工程院院士王天然舉例說，不僅工業機器人，現如今“大部分服務機器人都只是個玩具”，需要進一步尋求技術上的突破。
在諸多醞釀著突破的領域中，王天然認為，變“主仆關系”為“伙伴關系”的人機共融機器人，或是機器人制造產業下一個突破口。
人機共融將成為主流
在國家機器人發展論壇的主題演講中，王天然提到，當前有相當多的勞動密集型工業產業，一直在喊著機器換人、黑燈工廠，但實際上，最終的結果并不是很理想。
“相當多的勞動密集型的工作，機器人未必能夠勝任。”他舉例說，富士康公司曾經希望用100萬臺機器人代替人工，但最終發現，很多工作機器人代替不了。“此外，包括風靡全球的‘再制造’產業，也都是‘手工作坊’——把發動機拆下來、洗凈油污、維修翻新，并沒有現成的規律可循。”
王天然認為，現階段工業機器人乃至服務機器人發展得并不理想的原因之一，就是“沒有跟人融合在一起”，而機器人發展的下一個階段，“人機共融的模式將成為主流”，制造服務將成為新的業態。
機器人走向人機共融有其必然。當前，機器人主要有工業機器人、服務機器人和特種機器人三大類。其中，工業機器人在3C裝配制造、物流倉儲搬運以及農副產品制造等領域應用最廣；服務機器人則在機器人助理、聊天和陪護等領域有著很大的市場空間；特種機器人的主要應用市場是智能汽車、無人機、醫療手術和金融交易決策等領域。
盡管想象空間巨大，但現實中的機器人與人們期望值還有很大的差距。中國科學院自動化所研究員喬紅告訴記者，一方面，機器人融合了多個學科體系，需要整合軟件、硬件等方面的不同知識，產品開發非常困難，需要大規模的研發團隊和很長的研發周期，要進入市場就要花更多時間。另一方面，目前工業機器人大多在結構化的環境中工作，服務機器人只能完成一些簡單任務，特種機器人還要依靠遙控完成特定工作。
“有人預言人機共融機器人Cobot從Robot演化而來，將在2025年以后成為機器人中的主流，未來還將衍生出大量新的工作領域，帶來更大的發展機會。”王天然說，Cobot的使命不是取代人，而是響應環境、要靈活、與人合作。“人機關系的改變，將成為一個新的突破。”
人機共融助力智能制造
在國家機器人論壇上，德國菲尼克斯電氣（中國）公司副總裁杜品圣在題為《人工智能助力機器人行業的發展》的演講中提到，在人機共融機器人時代，人工智能將扮演重要角色。
“人工智能是按照人的器官功能，如模擬人的眼睛、耳朵、大腦等機能進行開發研究，沒有這些，機器人不會成為實現智能制造的有力武器。”杜品圣說，在過去的十年里，人工智能一直在對制造業起提升作用。正如德國人工智能研究中心教授Wahlster所言，如果沒有人工智能，就不可能充分實現工業4.0。
杜品圣告訴記者，將智能機器人應用于整個生產制造鏈，意味著更大范疇上的人機共融。“未來的自動化制造，不是機器換人、工廠無人、機器造人，而是機器助人、工廠要人、智能學人。”他舉例說，比如，人同時操控多個機器人協同工作，可以提高效率、增加靈活性；人與機器人協調互動，不僅將提高機器人的加工精度和加工速度，還能增強機器人的自學習功能。
“未來，人機共融機器人系統，還將進一步利用專家系統和最優決策系統，開發新一代智能機器人。”杜品圣表示。
今年3月，有媒體報道浙江義烏“世界杯訂單”機器換人的問題，指出工廠并未找到適合中小規模工廠的柔性換線方案，認為“機器換人后的效率并不明顯”。
“這說明僅依靠傳統的工業機器人已經不能勝任人們對效率提升的要求，感知型機器人或協作機器人市場潛力巨大。”美的集團電機技術研究高級工程師龔黎明認為，協作機器人以其安全、低成本、易于上手的使用方式和較低的改造成本，特別適用于以小批量、定制化為主的中小型企業。“長期來看人機協作是方向，人機融合機器人市場潛力巨大。”
關鍵部件亟待國產化
在跟上機器人發展新趨勢的同時，龔黎明提醒，我國工業機器人目前國產化率不足30%，大量進口自日本和德國，特別是在成本占比約70%的伺服驅動系統、控制器、減速器三大核心部件上，亟待實現國產化替代。
“我國在‘中國制造2025’戰略中制定了在2020年實現50%的工業機器人國產化的目標，目前來看，形勢不容樂觀。”龔黎明說，國產化的關鍵是三大核心部件的國產化，但現在除國產控制器較為成熟、是機器人關鍵核心部件中與國外差距最小的零部件之外，2017年的統計數據顯示，國外品牌占據了中國交流伺服市場80%左右的市場份額，高端市場國內企業整體份額不足10%；國產品牌減速器占國內市場不到20%。
“我國低水平重復建設的隱患初步顯現，小、散、弱等問題仍未得到根本改變。”龔黎明告訴記者，除了在機器人成本結構中比重較大的減速機、伺服驅動系統、控制器都嚴重依賴進口之外，機器人的頂層架構設計和基礎技術也被發達國家控制，“國產機器人并不具備顯著成本優勢”。
關鍵核心技術是利器。“發達國家不會輕易向中國轉移或授權機器人核心技術、專利，我國機器人企業通過參與國際標準制定、技術合作研發進入中高端市場的阻礙還未完全掃除。”龔黎明認為，在中美貿易戰背景下，我國應該看到通信行業的前車之鑒，在制備預案的同時，正視我國在工業機器人領域的問題，認真發展國產機器人產業。
摘自《中國科學報》
