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近二十年來，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶動了一系列網(wǎng)絡(luò)延展科技的發(fā)展，給人們的生活帶來了翻天覆地的變化。未來互聯(lián)網(wǎng)將向物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，而在物聯(lián)網(wǎng)的時代，RT（Robotics Technology）將取代IT成為全球經(jīng)濟增長的新引擎。作為集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備，智能機器人的誕生對未來的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了變革性的影響。智能機器人不僅廣泛運用于工廠作業(yè)中，近兩年來開始向家庭生活運用滲透，智能機器人正在不斷改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活方式。洞察智能機器人的發(fā)展，把控智能機器人學未來的發(fā)展趨勢，掌握國家對于智能機器人產(chǎn)業(yè)的政策動態(tài)至關(guān)重要。

本文主要分三部分，首先對智能機器人概念進行概述，對智能機器人的誕生和機器人學的建立及發(fā)展進行梳理；其次，羅列并陳述韓國、美國、法國、英國、德國、中國等國家影響智能機器人發(fā)展的相關(guān)政策。最后，對我國智能機器人發(fā)展前景進行推測和展望。

1 概述

機器人學（Robotics）是與機器人設(shè)計、制造和應(yīng)用相關(guān)的科學，又稱為機器人技術(shù)或機器人工程學，主要研究機器人的控制與被處理物體之間的相互關(guān)系。目前已經(jīng)演變?yōu)闄C器人相關(guān)的通用技術(shù)的學科分支。

機器人的誕生和機器人學的建立及發(fā)展，是20世紀自動控制領(lǐng)域最顯著的成就之一，是20世紀人類科學技術(shù)進步的重大成果。目前，全世界已經(jīng)有近千萬臺機器人在運行，而每年機器人的銷售額仍然保持20%以上的增長率。隨著機器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，機器人已從傳統(tǒng)的制造業(yè)進入人類的工作和生活領(lǐng)域，對國民經(jīng)濟和人民生活的各個方面均已產(chǎn)生重要影響。另外，隨著需求范圍的擴大，機器人結(jié)構(gòu)和形態(tài)的發(fā)展呈現(xiàn)多樣化，機器人系統(tǒng)逐步向具有更高智能和更密切與人類社會融洽的方向發(fā)展。

機器人的種類繁多，根據(jù)不同的標準可以進行多種分類。國際學術(shù)界通常將機器人分為工業(yè)機器人和服務(wù)機器人兩大類。工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。自從1962年美國研制出世界上第一臺工業(yè)機器人以來，機器人技術(shù)及其產(chǎn)品已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS）、自動化工廠（FA）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的自動化工具。服務(wù)機器人是機器人家族中的一個年輕成員，可以分為專業(yè)領(lǐng)域服務(wù)機器人和個人、家庭服務(wù)機器人。服務(wù)機器人的應(yīng)用范圍很廣，主要從事維護保養(yǎng)、修理、運輸、清洗、保安、救援、監(jiān)護等工作。而我國的機器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機器人分為工業(yè)機器人和特種機器人兩類。工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器人。特種機器人是除工業(yè)機器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進機器人，包括：服務(wù)機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農(nóng)業(yè)機器人、機器人化機器等。在特種機器人中，有些分支發(fā)展很快甚至有獨立成體系的趨勢，如服務(wù)機器人、水下機器人、軍用機器人、微操作機器人等。

人類的生活正朝智能化的方向不斷發(fā)展，智能手機、智能電視、智能冰箱等層出不窮，機器的智能化給人們的生活帶來了極大的便利，機器人也不可避免地向著智能化發(fā)展。智能機器人得以實現(xiàn)主要依賴于兩項技術(shù)的突破：第一，人機互動方式的改善；第二，數(shù)據(jù)獲取與處理能力的提升。追溯這兩項技術(shù)的學術(shù)之源，機器人學的發(fā)展為智能機器人產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)提供了智力支持。機器人學致力于研究如何進一步改善人際互動的方式與優(yōu)化數(shù)據(jù)的獲取與處理。作為智能機器人產(chǎn)業(yè)核心推動力，機器人學的發(fā)展直接決定了智能機器人的人機交互能力和數(shù)據(jù)的獲取與處理能力。

智能機器人研究不僅是國家戰(zhàn)略的需要，也是學科前沿交叉的典型代表，已成為國家科技創(chuàng)新與發(fā)展的助推器。大數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)、智能材料、仿生、微納、3D打印、柔性多體動力學、傳感與控制技術(shù)等的快速發(fā)展使得以合作、融合為特征的新一代智能機器人成為可能。

2 智能機器人的發(fā)展

從全球機器人市場規(guī)模來看，在全球整體機器人市場規(guī)模不斷擴大的背景之下，亞洲市場是全球機器人消費的最大市場。根據(jù)2014年波士頓咨詢公司（BostonConsulting Group， BCG）的估計，2025年機器人市場規(guī)模將達到670億美元；而2017年，這一估計值已經(jīng)被上調(diào)至870億美元。其中，商業(yè)市場的增長幅度從17%被調(diào)整至22.8%；消費市場的增長幅度則從9%上調(diào)至23%。這也預示著當前全球機器人市場正在經(jīng)歷發(fā)展方向的轉(zhuǎn)移，由當前以工業(yè)機器人為主逐漸轉(zhuǎn)向以服務(wù)機器人為主。根據(jù)IFR統(tǒng)計，2010年-2016年，服務(wù)機器人全球銷量從39.64億美元上升至74.5億美元，年均復合增速11.14%，個人使用的服務(wù)機器人市場預計在2018-2020年間也將達到110億美元的規(guī)模。

2.1 我國智能機器人發(fā)展現(xiàn)狀

從產(chǎn)業(yè)的角度而言，我國對于機器人有著極大的產(chǎn)業(yè)需求，據(jù)IFR的產(chǎn)業(yè)報告，中國是全球機器人需求量最大的國家。但是就技術(shù)的發(fā)展而言，我國對于機器人學的研究起步比較晚。在20世紀70年代開始，機器人學才開始在我國萌芽。隨后的二十年里，機器人學在我國蓬勃發(fā)展，隨著一批批中國學者前赴后繼地投入機器人學研究，我國在相關(guān)領(lǐng)域的學術(shù)發(fā)展在全球嶄露頭角。我國機器人學發(fā)展的主要的歷史事件有：1972年，中國科學院沈陽自動化研究所開始了機器人的研究工作；1985年12月，我國第一臺水下機器人“海人一號”首航成功，開創(chuàng)了機器人研制的新紀元；1986年，“智能機器人主題”作為自動化技術(shù)主題之一被列為《國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃》即863計劃發(fā)展的主要領(lǐng)域，此外還有航空領(lǐng)域確定的“空間機器人”專題，凸顯了國家戰(zhàn)略對機器人研究的重視；1997年，南開大學機器人與信息自動化研究所研制出我國第一臺用于生物實驗的微操作機器人系統(tǒng)。2015年，國內(nèi)工業(yè)4.0規(guī)劃——《中國制造2025》行動綱領(lǐng)出臺，其中提到，我國要大力推動優(yōu)勢和戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展機器人，包括醫(yī)療健康、家庭服務(wù)、教育娛樂等服務(wù)機器人應(yīng)用需求。經(jīng)過近四十年的發(fā)展，我國機器人的研究有了很大的發(fā)展，有的方面已達到世界先進水平，但與先進的國家相比還是有較大差距，從總體上看，我國機器人研究仍然任重道遠。

自2016年以來，中國一直是工業(yè)機器人的最大使用國。到2020年，這個數(shù)據(jù)預計將增長到95萬臺，超過歐洲的61萬臺。到2020年大約有190萬機器人將在亞洲各地運作著，這幾乎等同于2016年全球的機器人存量；而根據(jù)IFR表示，中國已經(jīng)成為了世界上最大的機器人消費國——目前中國排在工業(yè)機器人銷量市場的第一位，而美國僅僅排在第四位。數(shù)據(jù)顯示，珠三角地區(qū)是我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)先的地區(qū)，機器人相關(guān)企業(yè)數(shù)量為747家，總產(chǎn)值達750億元，平均銷售利潤率為17%，規(guī)模和效益在國內(nèi)都屬首屈一指。根據(jù)《中國制造2025》的規(guī)劃，2020、2025和2030年工業(yè)機器人銷量的目標，將分別達到15萬臺、26萬臺和40萬臺，預計未來10年中國機器人市場將達6000億元人民幣。

對中國而言，當前的任務(wù)不僅是要把機器人水平提高上去，而且還要盡可能多地占領(lǐng)市場。2013年12月22日，工信部為加強行業(yè)管理、推進我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)有序健康發(fā)展，提出了關(guān)于推進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見；2014年6月，習近平在兩院院士大會上的講話提到，“機器人革命”有望成為“第三次工業(yè)革命”的一個切入點和重要增長點，將影響全球制造業(yè)格局，而且我國將成為全球最大的機器人市場。2017年7月31日，為了促進智能機器人以及相關(guān)領(lǐng)域的大力發(fā)展，科技部發(fā)布了智能機器人重點專項2017年度項目申報指南。通知中規(guī)定，2017年度“智能機器人”重點專項按照基礎(chǔ)前沿技術(shù)類、共性技術(shù)類、關(guān)鍵技術(shù)與裝備類、示范應(yīng)用類四個層次，發(fā)布42條指南。其中基礎(chǔ)前沿技術(shù)類指南5條，主要涉及機器人新型機構(gòu)設(shè)計、智能發(fā)育理論與技術(shù)，以及互助協(xié)作型、人體行為增強型等新一代機器人驗證平臺研究。目前，我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標是開發(fā)滿足用戶需求的工業(yè)機器人系統(tǒng)集成技術(shù)、主機設(shè)計技術(shù)及關(guān)鍵零部件制造技術(shù)，突破一批核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件，提升主流產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性指標，在重要工業(yè)制造領(lǐng)域推進工業(yè)機器人的規(guī)模化示范應(yīng)用。

同時，國內(nèi)的幾個主要城市如北京、上海、深圳等也推出了相應(yīng)的政策。

北京市經(jīng)濟和信息化委員會于2017年9月25日印發(fā)《北京市機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展路線圖》，提出“到2025年建成全球新興的機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心”的戰(zhàn)略愿景。按照《北京市機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展路線圖》，北京將分兩階段實現(xiàn)戰(zhàn)略目標。第一階段是，到2020年，北京機器人產(chǎn)業(yè)收入達到120至150億元，培育形成10家行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)、10個研發(fā)創(chuàng)新總部，實施10個工業(yè)機器人重大應(yīng)用項目；第二階段是，到2025年，北京機器人產(chǎn)業(yè)收入達600億元左右，形成全球領(lǐng)先的機器人技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新體系，人工智能等前沿領(lǐng)域達到世界領(lǐng)先水平，操作系統(tǒng)及軟件達到國際先進水平，基本建成全球領(lǐng)先的機器人創(chuàng)新應(yīng)用基地。

為了加快推進上海市機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展及應(yīng)用，上海市經(jīng)濟信息化委于2014年11月10日印發(fā)了《關(guān)于上海加快發(fā)展和應(yīng)用機器人促進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型提質(zhì)增效的實施意見》。上海機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)具備一定基礎(chǔ)，已成為我國規(guī)模最大的機器人產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，形成了外資企業(yè)與內(nèi)資企業(yè)、本地企業(yè)與國內(nèi)其他企業(yè)競相發(fā)展格局，形成機器人研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用等較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，集聚了一批本體和功能部件企業(yè)、系統(tǒng)集成商、相關(guān)大學和科研院所。但上海在機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展上與歐美、日韓等發(fā)達國家相比，還存在著核心功能部件依賴國外技術(shù)、自主本體企業(yè)尚未形成規(guī)模、自主研發(fā)的機器人難以滿足市場要求等不足。因此，上海市將采取突破機器人產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵瓶頸、搭建機器人產(chǎn)業(yè)服務(wù)平臺、創(chuàng)新機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式等促進措施，并明確提出將探索設(shè)立機器人產(chǎn)業(yè)基金。

國家自然科學基金委員會和深圳市政府在2016年全國兩會期間于北京簽訂協(xié)議，雙方將聯(lián)合資助機器人基礎(chǔ)研究中心項目，加快推進機器人基礎(chǔ)研究中心項目落地，共同推動機器人科技創(chuàng)新發(fā)展，努力把深圳打造成為國內(nèi)領(lǐng)先、世界一流的機器人產(chǎn)業(yè)基地。深圳是全國首個以城市為單元的國家自主創(chuàng)新示范區(qū)，科技創(chuàng)新走在前列，機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展也步入“快車道”，集聚了雄厚的資源。國家自然科學基金委和深圳市政府聯(lián)合資助機器人基礎(chǔ)研究中心項目，能夠更好地落實供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的要求，充分發(fā)揮國家自然科學基金的導向作用和深圳機器人研究開發(fā)、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等方面的資源優(yōu)勢，打通產(chǎn)學研鏈條，吸引和匯聚全國機器人領(lǐng)域的科學家積極開展基礎(chǔ)研究，積極促進機器人領(lǐng)域研究成果在產(chǎn)業(yè)上的推廣和應(yīng)用，為國家科技進步和實施“中國制造2025”戰(zhàn)略做出積極貢獻。

2.2 其他國家機器人發(fā)展

機器人的發(fā)展一直都是世界主要發(fā)達國家戰(zhàn)略重點。從2012年至今，發(fā)達國家針對機器人發(fā)展紛紛推出國家層面的機器人發(fā)展支持的策略，希望能夠在市場上搶占機器人發(fā)展的先機與主動權(quán)。

2012年韓國發(fā)布《機器人未來戰(zhàn)略2022》，希望進入全球前三強；2013年美國發(fā)布《機器人發(fā)展路線圖》，提出機器人發(fā)展的九大重點領(lǐng)域；法國發(fā)布《機器人行動計劃》，推出機器人發(fā)展九大措施；2014年英國發(fā)布《機器人和自主系統(tǒng)戰(zhàn)略2020》，希望占據(jù)全球機器人10%的市場份額；德國發(fā)布《工業(yè)4.0戰(zhàn)略》，讓機器人接管工廠。

其中，德國為了實現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，陸續(xù)提出了本國的機器人領(lǐng)域發(fā)展帶動產(chǎn)業(yè)升級戰(zhàn)略規(guī)劃。按照德國在2013年漢諾威工業(yè)博覽會上提出的工業(yè)4.0計劃，通過智能人機交互傳感器，人類可借助物聯(lián)網(wǎng)對下一代工業(yè)機器人進行遠程管理，同時工業(yè)4.0中的智能工廠和智能生產(chǎn)環(huán)節(jié)都需要借助不斷升級的智能機器人。這不僅有助于解決機器人使用中的高能耗問題，還可促進制造業(yè)的綠色升級，全面實現(xiàn)工業(yè)自動化。據(jù)統(tǒng)計，德國是世界第五大機器人市場，同時也是歐洲最大的機器人市場。

此外，用機器人“打敗”人，是美國“再工業(yè)化”戰(zhàn)略的方法之一。眾所周知，全球第一臺工業(yè)機器人就是在美國汽車生產(chǎn)中得到應(yīng)用，由此拉開工業(yè)自動化新時代。如今，美國“再工業(yè)”化發(fā)展政策，將主要瞄準先進制造業(yè)，大力推動高附加值制造產(chǎn)業(yè)。因此，其對工業(yè)機器人的需求也將快速上升。

國際機器人聯(lián)合會預測，“機器人革命”將創(chuàng)造數(shù)萬億美元的市場。由于大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)同機器人技術(shù)相互融合步伐加快，3D打印、人工智能迅猛發(fā)展，制造機器人的軟硬件技術(shù)日趨成熟，成本不斷降低，性能不斷提升，軍用無人機、自動駕駛汽車、家政服務(wù)機器人已經(jīng)成為現(xiàn)實，有的人工智能機器人已具有相當程度的自主思維和學習能力。國際上有輿論認為，機器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標志。在此背景下，各個國家的機器人主要制造商紛紛加緊布局，搶占技術(shù)和市場制高點。

3 趨勢

3.1 趨勢預測

經(jīng)預測，未來三年內(nèi)交叉研究的主要領(lǐng)域是機器人學習，主要是Robotics和Neural Networks、Machine Learning、Computer Vision、Control Methods等領(lǐng)域的交叉。

機器人未來的發(fā)展有三大趨勢：軟硬融合、虛實融合和人機融合。軟硬融合是指機器人軟件比硬件更為重要，因為人工智能技術(shù)體現(xiàn)在軟件上，數(shù)字化車間的軌跡規(guī)劃、車間布局及自動化上料等都需要軟硬件相結(jié)合。因此，機器人行業(yè)的人才既要懂機械技術(shù)，又要懂信息技術(shù)，尤其是機器人的控制技術(shù)。虛實融合是指通過大量仿真、虛擬現(xiàn)實，能夠把虛擬現(xiàn)實與車間的實際加工過程有機結(jié)合起來。人機融合是指人、機器和機器人這三者如何有機融合，值得業(yè)界的深入思考。

3.2 我國機器人發(fā)展的前景展望

目前，我國機器人產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展的狀態(tài)，各類機器人正快速發(fā)展。工業(yè)機器人作為制造業(yè)皇冠頂端的明珠，其性能優(yōu)勢決定了其在工業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)勢地位。近年來，隨著經(jīng)濟危機陰影的消退，工業(yè)機器人的生產(chǎn)需求量不斷上升，市場銷量也保持快速增長。未來，一方面由于我國勞動力人口不斷減少，勞動力缺口不斷提升，對工業(yè)機器人的需求會呈增加趨勢；另一方面隨著產(chǎn)品加工精度不斷提高等，對工業(yè)機器人性能的需求也會不斷提升。對于服務(wù)機器人，有機構(gòu)預測未來服務(wù)機器人將像家用電器一樣普及，廣泛參與人們的生活、走進千家萬戶。特別是隨著我國人口老齡化加速，未來對醫(yī)療服務(wù)機器人、陪伴機器人等的需求有可能會出現(xiàn)爆炸式增長。憑借其重要的戰(zhàn)略意義，未來軍事機器人也將越來越受到重視，其智能化將會越來越高。而軍事機器人的尺寸則將會呈現(xiàn)出“兩級分化”的發(fā)展趨勢：一方面，為滿足新形勢下急難險重任務(wù)的需求、提高工作效率，一部分機器人將越來越偏向大型化；另一方面，為提高隱蔽性、方便士兵攜帶，另一部分軍用機器人將越來越小，呈微型化發(fā)展。

雖然目前機器人市場基本被國外品牌壟斷，但我國政府開始對機器人領(lǐng)域的重視：我國工信部發(fā)布的《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》中明確要求要大力發(fā)展機器人關(guān)鍵零部件，強化產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力，以提升我國機器人的競爭力，為《中國制造2025》服務(wù)。同時，我國的自主品牌開始創(chuàng)立起來，創(chuàng)新能力不斷提高，市場也在一步步打開。

以上內(nèi)容節(jié)選自《AMiner：2018智能機器人（前沿版）研究報告》

摘自《自動化博覽》2018年10月刊