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機器人產業:科技創新和智能制造的“比武場”
日期:2019-05-06  來源: 學習時報


    核心閱讀

    智能機器人是當今高新科技的一個“集大成者”,集材料、機械、電子、生物、控制、傳感、軟件、人工智能等多學科先進技術于一身。機器人的研發、制造與應用已經成為各國比拼綜合科技創新與智能制造實力的“比武場”。

    在一個工廠里,平均1個小時生產出10萬個水餃,同時包裝分銷到全世界各地。在這個占地幾千平米的廠房中,空無一人,有的只是繁忙有序的機器人,從和面、放餡再到捏水餃,從塑封、計件、分揀再到碼垛,整個流程完全由分工不同而協作有序的機器人來完成。氣動抓手猶如“媽媽的手”那般溫柔,可以準確地抓住外皮柔軟的餃子,不會對餃子造成絲毫損壞,且抓取與安放都準確無誤。X光和檢測儀猶如“火眼金睛”那般犀利,可以把形狀或者質量不合格的餃子剔除。這些機器人團隊可以耐住零下50度的速凍線,可以24小時不停工作。

    上述的場景并非出現在科幻電影中,也不是文學作品里,它只不過是中國北部城市一隅中的真實場景,更是全球轟轟烈烈的機器人革命中的冰山之一角、全豹之一斑。

    全球機器人產業發展的現狀

    智能機器人是當今高新科技的一個“集大成者”,集材料、機械、電子、生物、控制、傳感、軟件、人工智能等多學科先進技術于一身。機器人的研發、制造與應用已經成為各國比拼綜合科技創新與智能制造的“比武場”。

    在全球機器人技術與產業版圖中,傳統上存在著日、美、歐三足鼎立的格局。日本在機器人方面有著深厚的工業基礎,尤其在控制機器人精密動作的伺服電機技術和產業方面,日本的松下、三菱等企業都是其中的佼佼者。此外,日本在仿生機器人,尤其是人形機器人的研究和開發方面下足了功夫。美國在機器人產業方面,更注重人工智能技術的結合。歐盟中的德國、英國、法國、瑞士等國家都是老牌的工業強國,基于它們在機械與電子領域的扎實基礎,歐盟國家的機器人產業底蘊極深。

    伴隨著智能革命時代的到來,智能機器人吹響了第四次工業革命的號角。在這個波瀾壯闊、群雄逐鹿的歷史轉折時期,涌現了許多機器人產業的新貴,新技術與新應用也在驅動著機器人產業格局發生巨變。丹麥的“UniversalRobots”和美國的“RethinkRobotics”融入更多的協作與智能,波士頓動力完美融合動力學與結構力學,這些機器人新貴正在向傳統工業機器人四大家族(德國庫卡、瑞士ABB和日本發那科和安川)發起挑戰。美國“IntuitiveSurgical”的達芬奇手術機器人、索尼Aibo等極大地拓展了醫療機器人和服務機器人的市場空間,從而使得服務機器人和醫療、軍事等特種機器人已經和傳統工業機器人平分秋色,占據全球機器人產值的一半。最新研發成功的可用于多種形狀變形的3D打印液晶彈性體致動器和通過尖端生長可以導航的新型材料將提升與推動軟體機器人的發展。肌肉模擬自我修復和液壓放大致動器能夠提升其重量200倍以上的物體,進一步增強機器人的“肌肉”能力。來自DNA的自組裝納米級機器人、DelFly仿生機器人和柔軟的可穿戴式機器人推動了新型機器人的研發與應用,重新界定了機器人市場疆域。

    產業格局的重塑,勢必引發產業轉移與產業重組,這為世界各國都帶了新的契機。以韓國為例,在全球機器人產業發展浪潮中,韓國政府發起猛烈攻勢,打出一套以“重點技術突破、橫向產業擴散、強化國際標準、構筑生態網絡”為重點的組合拳,意圖角逐全球機器人產業之鹿。在2018年韓國平昌舉辦的冬奧會,韓國大秀了一下其“機器人”科技的“肌肉”,機器人不僅擔任了安保、負責了解說,更是擔當了全球首個機器人火炬手,還參加了“機器人滑雪大賽”。經過十數年不懈努力,韓國的機器人產業跨越式發展,根據國際機器人聯合會的統計數據,韓國在全球各國的機器人密度(每10000名員工擁有工業機器人的數量)排名中已經連續蟬聯第一。可以說,韓國已經成為能和日、美、歐抗衡的一股新興勢力。

    在全球機器人產業格局重構中,作為全球第二大經濟體的中國勢必在這個過程中發揮不可替代的角色。中國巨大的開放市場吸引著全球所有頂尖的機器人巨頭。德國庫卡在上海布局其新工廠,瑞士ABB更是直接將其機器人業務總部搬遷到中國上海,日本發那科和安川積極與中國本土企業合資,設立機器人公司,發展中國市場業務。美國iRobot將其特定高端掃地機器人推向中國,日本軟銀集團和法國AldebaranRobotics研發的Pepper機器人借助阿里巴巴、海爾等國內企業的力量也正在積極走入中國。這些全球機器人巨頭公司走入中國,對于中國而言,既是重大契機,又面臨巨大挑戰。

    機器人產業所需要的技術沉淀非常之深厚,而我國目前無論是在傳統的機械和電子,或者是在新興的生物和人工智能技術方面,還存在著比較明顯的短板。2019年《科學》雜志所評選的十大酷炫機器人技術離我們都非常之遙遠,無論是從可能改變機器人技術未來的原創研究,還是支持基礎科學和推動工業和醫療創新的商業產品,我國的機器人產業還有很長的一段路要走。

    中國機器人市場與應用前景廣闊

    2016年,工業和信息化部、發展改革委和財政部三部委聯合發布《機器人產業發展規劃(2016—2020年)》,對我國機器人產業所面臨的形勢做了清晰而準確的判斷,同時明確了我國機器人產業到2020年的發展目標。在國家的大力支持下,我國機器人技術與產業都迅猛提升,產業總體態勢良好。

    “產業規模持續攀升,市場潛力巨大”。從2013年至2017年,我國機器人產業平均規模增速超過15%,平均增長率高達30%。據2018年《中國機器人產業發展報告》顯示,我國機器人市場規模已經接近90億美元,占全球機器人市場份額的30%左右。

    “產業鏈初具規模,集聚效應初顯”。我國已經初步形成涵蓋精密減速器、伺服系統、智能傳感器、本體加工與系統集成解決方案等機器人上下游產業體系。國內幾個特色產業集聚區已經初具規模,長三角地區起步較早、優勢凸顯,珠三角地區數控產業一枝獨秀,華中和華北正在大力引進外部資源、后發制人,環渤海地區科研人才濟濟、蓄勢待發,中國機器人產業發展呈現良好態勢。

    “知識產權積累豐厚,核心技術不斷突破”。在知識產權方面,我國在相關領域已經具有比較豐厚的基礎,僅從人工智能專利來看,據2018年《全球人工智能專利資源發展概況》統計,中國人工智能專利數量34000件,僅次于美國,位居全球第二。

    “產業環境逐步優化,創新型企業不斷涌現”。在城市地下管道檢查、電纜線路巡檢、無人機、智能汽車等諸多垂直領域,涌現出了一批業務水平較高、貼合行業實際、應用方案成熟的中小機器人企業,開發了一批創新型機器人產品。

    構筑自主技術與產業生態

    要想真正把握機器人產業發展的歷史機遇,并發揮機器人產業的頭雁效應,推動中國智能制造的趕超與領先,還需要我國在總結以往成功經驗以及失敗教訓的基礎上,“審時度勢、抓緊謀劃、全盤考慮、扎實推進”。

    “審時度勢、抓緊謀劃”就是要抓住契機與機遇,從戰略層面考慮,把握產業發展的脈搏和時機。要做好產業發展的規劃和梳理,從戰略重點、推進步驟、體制機制、資金保障、人才隊伍等多方面、多要素進行謀劃與布局。

    “全盤考慮、扎實推進”就是要做戰略統籌。一方面,要構建組織保障體系,建議國家層面構建專門的領導小組,從組織保障上系統地、有序地推進中國機器人產業的健康發展。另一方面,要統籌區域特色,基于各地方資源稟賦,發展各具特色、相互銜接、配套有序的機器人產業集群和生態。

    我國的機器人產業發展一定要“抓大放小、把控核心”,緊緊抓住核心技術自主可控這個牛鼻子。我們在發展機器人產業過程中,切忌“眉毛胡子一把抓”,要有抓有放,要抓住我們擅長的,有優勢、有積累、有沉淀的產業方向,注重垂直性的突破。整體而言,機器人技術可以大致劃分為“肌肉”(機器人所能移動的物理負載強度)、“骨骼”(機器人與其所完成的工作相對應的組織結構)與“大腦”(機器的智能)三個部分。從我國的技術積累、我國產業現狀以及國際產業格局而言,我們可以重點關注“大腦”層面的技術突破。基于我國在大數據和人工智能領域的一些優勢,從自然語言理解與處理和人工情感感知等方面進行重點突破,并以產業為核心,重構產學研用生態體系,進而摘取機器人這一“制造業皇冠頂端的明珠”。

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