我國「機(jī)器人」的發(fā)展現(xiàn)狀與未來！

原標(biāo)題：機(jī)器人發(fā)展回顧與思索 | 我國機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀與思路

機(jī)器人發(fā)展回顧與思索

王國強(qiáng) 鄧元慧 | 中國科協(xié)創(chuàng)新戰(zhàn)略研究院

轉(zhuǎn)自：《張江科技評(píng)論》2017年第1期

機(jī)器人作為高新技術(shù)，其技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程與世界歷次科技革命和產(chǎn)業(yè)變革如影隨行。

機(jī)器人常常被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”。一方面，機(jī)器人是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化和信息化的重要載體，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個(gè)國家科技創(chuàng)新和高端制造的重要標(biāo)志；另一方面，機(jī)器人技術(shù)在社會(huì)生活領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，還催生了可從事修理、運(yùn)輸、清洗、救援、監(jiān)護(hù)等工作的服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人，有望成為“第三次工業(yè)革命”的突破口。因此，當(dāng)前的德國“工業(yè)4.0”、美國“重振制造業(yè)計(jì)劃”、日本“再興戰(zhàn)略”，以及我國的“中國制造2025”等國家創(chuàng)新戰(zhàn)略都把發(fā)展機(jī)器人作為搶占技術(shù)和市場(chǎng)制高點(diǎn)的重要戰(zhàn)略舉措。機(jī)器人作為高新技術(shù)，其技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程與世界歷次科技革命和產(chǎn)業(yè)變革如影隨行。

1、機(jī)器人及其概念的誕生

機(jī)器人概念的誕生和世界上第一臺(tái)機(jī)器人的問世都是近幾十年的事，然而，人類希望能制造出像人一樣的機(jī)器代替自己工作卻有幾千年的歷史。

制造出像人一樣的機(jī)器既是世界各國文明的不懈追求，也是人類對(duì)自身世界的探索。在古代中國文明中，有最早記載黃帝時(shí)代發(fā)明的“指南車”、西周時(shí)期的“伶人”、東周時(shí)期魯班的“鵲鳥”，三國時(shí)期諸葛亮的“木牛流馬”等自動(dòng)機(jī)械裝置。在其他世界文明中，有公元前1400年左右古巴比倫人發(fā)明的“漏壺”，公元前200年古希臘人發(fā)明的“自動(dòng)機(jī)”，中世紀(jì)歐洲著名科學(xué)家和藝術(shù)大師達(dá)·芬奇發(fā)明的以齒輪為驅(qū)動(dòng)裝置，可坐可站且頭部會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)的“機(jī)器人”。

隨著近代科學(xué)革命的發(fā)生，出現(xiàn)了技術(shù)水平更高的“機(jī)器人”。例如，1738年法國天才技師戴·沃康松發(fā)明的“機(jī)器鴨”，1773年瑞士鐘表匠杰克·道羅斯父子發(fā)明的能寫字的“玩偶”。以蒸汽機(jī)發(fā)明為標(biāo)志的第一次工業(yè)革命發(fā)生后，1801年法國人雅卡爾發(fā)明了穿孔卡片控制的“自動(dòng)織機(jī)”，1822年英國人巴貝奇發(fā)明了可編程的機(jī)器“差分機(jī)”，1893年加拿大人摩爾發(fā)明了靠蒸汽驅(qū)動(dòng)能行走的“蒸汽人”，1927年美國西屋公司工程師溫茲利發(fā)明了第一個(gè)電動(dòng)機(jī)器人“電報(bào)箱”。就技術(shù)而言，“機(jī)器人”完成了從單一的機(jī)械動(dòng)作發(fā)展到完成復(fù)雜的機(jī)械動(dòng)作，動(dòng)力裝置也從機(jī)械動(dòng)力發(fā)展到電動(dòng)裝置，并且這種重復(fù)性的機(jī)械動(dòng)力裝置被逐漸應(yīng)用到工廠勞動(dòng)中。

左上：古巴比倫人發(fā)明了“漏壺”，右上：機(jī)器鴨，下圖：指南車

20世紀(jì)中期，隨著大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的需求，自動(dòng)化技術(shù)得到了快速發(fā)展。1952年，第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床誕生；1954年，美國人喬治·德沃爾制造出第一臺(tái)可編程的機(jī)器人；1958年，被譽(yù)為機(jī)器人之父的美國人約瑟夫·恩格爾伯格創(chuàng)建了世界第一家機(jī)器人公司Unimation，并于1962年生產(chǎn)出第一臺(tái)機(jī)器人 ，機(jī)器人的歷史才算真正開始。

機(jī)器人概念的誕生和認(rèn)知過程反映了人們對(duì)科學(xué)技術(shù)的期待與擔(dān)憂。英文機(jī)器人（Robot）一詞最早出現(xiàn)在1920年捷克劇作家卡爾·卡配克(Karel Capek)的劇本《羅薩姆的萬能機(jī)器人》（Rossum’s UniversalRobots）中?！皉obot”一詞源自捷克語“robota”，意為“農(nóng)奴”。劇中，機(jī)器人開始沒有情感，只能按照主人的命令從事繁重的勞動(dòng)。后來，羅薩姆公司讓機(jī)器人擁有了情感，“覺醒后”的機(jī)器人發(fā)現(xiàn)了人類的自私、狹隘，于是開始反抗并最終消滅了人類。由于該劇深刻地預(yù)告了機(jī)器人的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的悲劇性影響，引起了大家的廣泛關(guān)注，機(jī)器人的名字由此誕生。因此，從某種意義上講，機(jī)器人概念“Robot”從一開始就包含了如何處理人與機(jī)器人之間的倫理問題。

為了防止機(jī)器人傷害人類，美國科幻作家阿西莫夫(Jsaac Asimov)于1940年提出了“機(jī)器人三原則” ：（1）機(jī)器人不應(yīng)傷害人類；（2）機(jī)器人應(yīng)遵守人類的命令，與第一條違背的命令除外；（3）機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己，與第一條相抵觸者除外。這是給機(jī)器人賦予的倫理性綱領(lǐng)，機(jī)器人學(xué)術(shù)界一直將這個(gè)綱領(lǐng)原則作為機(jī)器人開發(fā)的準(zhǔn)則。科幻作家通過自己的創(chuàng)作，反思了科技發(fā)展和人類生存空間之間的張力。事實(shí)上，當(dāng)前大家熱議的“社交機(jī)器人”“性愛機(jī)器人”等，再次把機(jī)器人所涉及的倫理問題拋在人們面前。究竟什么才是機(jī)器人？由于機(jī)器人概念賦予了人的含義和哲學(xué)思考，充滿了想象空間，大家對(duì)機(jī)器人的概念始終莫終一是。

但是，科學(xué)家和學(xué)術(shù)界需要更加明確的定義。1967年，在日本召開的第一屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議，就提出了兩個(gè)有代表性的定義：一是森政弘與合田周平提出的：“機(jī)器人是一種具有移動(dòng)性、個(gè)體性、智能性、通用性、半機(jī)械半人性、自動(dòng)性、奴隸性等7個(gè)特征的柔性機(jī)器”；另一個(gè)是加藤一郎提出的具有如下3個(gè)條件的機(jī)器稱為機(jī)器人：（1）具有腦、手、腳等三要素的個(gè)體；（2）具有非接觸傳感器（用眼、耳接受遠(yuǎn)方信息）和接觸傳感器；（3）具有平衡覺和固有覺的傳感器。從技術(shù)形態(tài)上，1981年美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（(NBS）提出一個(gè)世界公認(rèn)的機(jī)器人定義：“一種通過編程可以自動(dòng)完成操作或移動(dòng)作用的機(jī)器裝置”。

1987年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了定義：“工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)?！敝链?，機(jī)器人概念才明確下來。

2、機(jī)器人技術(shù)日新月異

技術(shù)是累積發(fā)展的，它在發(fā)展過程中存在著累積效應(yīng)。機(jī)器人作為自動(dòng)化中高級(jí)的綜合技術(shù)，經(jīng)歷了長(zhǎng)期的技術(shù)積累和革命性的突破。從第一臺(tái)公認(rèn)的機(jī)器人問世到現(xiàn)代機(jī)器人，從技術(shù)形態(tài)上看可為分三代：第一代是示教再現(xiàn)型機(jī)器人，主要是在人的控制下完成自主運(yùn)動(dòng)；第二代是具備感覺的機(jī)器人，能根據(jù)傳感器獲得信息，調(diào)整狀態(tài)完成某項(xiàng)操作；第三代是智能機(jī)器人，是通過各種傳感器、測(cè)量器等來獲取環(huán)境信息并自主進(jìn)行決策完成預(yù)定復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。

從1801年法國人雅卡爾發(fā)明了穿孔卡片控制的“自動(dòng)織機(jī)”，到1959年第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的誕生，自動(dòng)化技術(shù)的積累長(zhǎng)達(dá)一個(gè)半世紀(jì)。18世紀(jì)中后期發(fā)生了以蒸汽機(jī)為代表的第一次技術(shù)革命，使歐洲進(jìn)入了“機(jī)器時(shí)代”，為機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制提供了力學(xué)意義上的技術(shù)基礎(chǔ)。瓦特在發(fā)明改進(jìn)蒸汽機(jī)時(shí)所發(fā)明的離心式調(diào)速器是一項(xiàng)重大技術(shù)創(chuàng)新突破，可以說開創(chuàng)了機(jī)械自動(dòng)控制的一個(gè)新的里程碑。

1801年法國發(fā)明的穿孔卡片控制的“自動(dòng)織機(jī)”，1820年法國發(fā)明的第一臺(tái)成品計(jì)算機(jī)，1830年美國發(fā)明的可編程的凸輪機(jī)構(gòu)的可編程自動(dòng)機(jī)，這些積累使機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)得到了快速發(fā)展。19世紀(jì)初到20世紀(jì)中期發(fā)生的以電力應(yīng)用為標(biāo)志的第二技術(shù)革命，電力電子技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。1892年美國生產(chǎn)了電力傳動(dòng)吊車，1898年美籍發(fā)明家特斯拉發(fā)明了一艘無線電遙控船。1946年美國發(fā)明的磁性存儲(chǔ)過程控制器，開辟了工業(yè)設(shè)備普遍使用編制控制的時(shí)代。同年，美國研制成功了第一臺(tái)大型電子計(jì)算機(jī)，標(biāo)志著數(shù)值計(jì)算、邏輯推理、記憶存儲(chǔ)技術(shù)得到巨大突破，使復(fù)雜機(jī)械運(yùn)動(dòng)自動(dòng)控制得到巨大發(fā)展。1948年，美國數(shù)學(xué)家維納出版了《控制論》一書，為機(jī)器人控制奠定了理論基礎(chǔ)。1952年，第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床誕生?？梢哉f，長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)積累和理論儲(chǔ)備，以及主導(dǎo)技術(shù)的革命性變化，催生了世界第一臺(tái)機(jī)器人在美國的誕生。

提花織布機(jī)

第三次技術(shù)革命快速實(shí)現(xiàn)了從第一代機(jī)器人到第三代機(jī)器人的大幅跨越。第二次世界大戰(zhàn)以后，電子學(xué)、數(shù)學(xué)、控制論、半導(dǎo)體技術(shù)、精密機(jī)械、電磁學(xué)的發(fā)展，大大推動(dòng)了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。例如，1959年，菲爾克公司研制成了第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)；1964年，IBM公司出現(xiàn)了第一臺(tái)360系列計(jì)算機(jī)，以電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明和發(fā)展為主要標(biāo)志的第三次科學(xué)技術(shù)革命迅速從美國逐步擴(kuò)展到了歐洲、日本，并在60年代達(dá)到高潮。1962年厄恩斯特研制出帶有觸覺傳感器的機(jī)械手，1965年世界上第一個(gè)帶有視覺傳感器的機(jī)器人誕生。1968年，美國斯坦福國家研究所研制的機(jī)器人Shakey具備了一定的人工智能，能夠進(jìn)行感知、環(huán)境建模、行為規(guī)劃并執(zhí)行任務(wù)。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)所限，控制Shakey的計(jì)算機(jī)體積過于龐大且運(yùn)算速度緩慢，未能投入實(shí)際應(yīng)用中，但它卻是世界上第一臺(tái)智能機(jī)器人，具有劃時(shí)代的意義。這些機(jī)器人又常常被稱為“積木世界”中的活動(dòng)試驗(yàn)裝置。

特別是20世紀(jì)70年代以后，電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，建立了用計(jì)算機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的輔助制圖的算法和程序，使現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，第二代機(jī)器人也得到了迅速的發(fā)展。1974年美國辛辛那提·米拉克龍公司開發(fā)了多關(guān)節(jié)機(jī)器人。1979年，Unimation公司又推出了PUMA機(jī)器人，它是一種多關(guān)節(jié)、全電機(jī)驅(qū)動(dòng)、多CPU二級(jí)控制的機(jī)器人，采用VAL專用語言，可配視覺、觸覺、力覺傳感器，是當(dāng)時(shí)技術(shù)最先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人。

20世紀(jì)80年代，不同結(jié)構(gòu)、不同控制方法和不同用途的工業(yè)機(jī)器人在發(fā)達(dá)國家進(jìn)入了實(shí)用化普及階段。日本把1980年稱為“機(jī)器人普及元年”，開始在各個(gè)領(lǐng)域推廣使用機(jī)器人，傳感技術(shù)和智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使智能機(jī)器人概念日漸深入人心。1985年以后，在日本稱為“智能機(jī)器人的時(shí)代”。短短20年時(shí)間，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了從第一代到第三代的大幅跨越。因此，第三次科技革命也可稱為機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的“黃金時(shí)代”。

當(dāng)前，新一輪科技革命蓄勢(shì)待發(fā)，機(jī)器人技術(shù)與新一代信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、傳感器技術(shù)的融合不斷加快，也為智能機(jī)器人、仿生機(jī)器人以及新一代機(jī)器人的誕生與發(fā)展打開了大門。例如，2010年日本發(fā)那科公司推出了第一臺(tái)學(xué)習(xí)控制機(jī)器人，2014年日本推出了高仿真人形機(jī)器人等。

高仿真人形機(jī)器人

3、產(chǎn)業(yè)邁入智能化階段

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)與機(jī)器人技術(shù)是兩個(gè)不同的概念，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的形成除了具有機(jī)器技術(shù)系統(tǒng)之外，還需要機(jī)器人的制造系統(tǒng)，即具有專門生產(chǎn)機(jī)器人的整機(jī)、主機(jī)元件和配套設(shè)備的廠家。因此，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的形成關(guān)鍵在于機(jī)器人的制造和機(jī)器人的使用緊密結(jié)合的程度。從這個(gè)意義上講，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展劃分為四個(gè)階段：產(chǎn)業(yè)孕育期、產(chǎn)業(yè)形成期、產(chǎn)業(yè)發(fā)展期和智能化時(shí)期。

第一階段產(chǎn)業(yè)孕育期為20世紀(jì)50年代至60年代，主要發(fā)生在美國。從技術(shù)發(fā)展的角度看，在社會(huì)需求刺激下經(jīng)歷了100多年的技術(shù)儲(chǔ)備，機(jī)器人技術(shù)終在美國實(shí)現(xiàn)。但是，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度看，除了技術(shù)進(jìn)步作為產(chǎn)業(yè)形成的核心力量之外，機(jī)器人企業(yè)的誕生和一定數(shù)量的從業(yè)人員也是必不可少的條件。1958年，世界第一家機(jī)器人企業(yè)Unimation誕生（1960年被Condec公司收購），同年美國機(jī)床鑄造公司也研制出了機(jī)器人；1962年，第一臺(tái)機(jī)器人Unimate在通用汽車制造廠上線； 20世紀(jì)60年代中期，美國企業(yè)中出現(xiàn)了各種各樣的遙控機(jī)械手或稱操作器，能像人手一樣靈活地進(jìn)行各種作業(yè)，使機(jī)器人制造有了生產(chǎn)基礎(chǔ)。同時(shí)，美國原子能委員會(huì)阿爾貢研究所、美國麻省理工學(xué)院、斯坦福國際研究所、斯坦福大學(xué)等相繼成立了機(jī)器人和人工智能研究室，也培養(yǎng)大批機(jī)器人技術(shù)從業(yè)人員。

另外，美國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的興起還有其深刻的社會(huì)經(jīng)濟(jì)原因：一是20世紀(jì)30年代至50年代逐步建立起來適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的流水生產(chǎn)線，由于改變周期較長(zhǎng)，不適應(yīng)多種小批量生產(chǎn)的需要，柔性生產(chǎn)線的概念及試驗(yàn)性的設(shè)計(jì)就此誕生；二是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求企業(yè)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，自動(dòng)化生產(chǎn)和機(jī)器人生產(chǎn)在當(dāng)時(shí)可提高30%生產(chǎn)率；三是美國老齡化人口增長(zhǎng)較快，1960年已達(dá)34%，而年青人又不愿在高溫或有毒的環(huán)境下干那些單調(diào)、重復(fù)性的工作。盡管第一臺(tái)機(jī)器人在美國誕生，但是產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。究其原因，主要是美國政府擔(dān)心機(jī)器人導(dǎo)致就業(yè)情況惡化，且當(dāng)時(shí)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高，嚇跑了許多使用廠家。日本川崎重工業(yè)公司從美國Unimation公司引進(jìn)了機(jī)器人和機(jī)器人技術(shù)，建立起生產(chǎn)車間，并于1968年試制出第一臺(tái)川崎的Unimate機(jī)器人。與此同時(shí)，大小工廠競(jìng)相研制機(jī)器人，一時(shí)總數(shù)達(dá)86家之多，形成了日本機(jī)器人發(fā)展的第一次高潮，為機(jī)器人全球產(chǎn)業(yè)的形成做出奠定了基礎(chǔ)。

第二階段產(chǎn)業(yè)形成期為20世紀(jì)70年代至80年代，主要發(fā)生在日本。為了使機(jī)器人產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，1973年以米本完二為首的一批有識(shí)之士發(fā)起成立了日本產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人協(xié)會(huì)，成為制造廠與用戶之間的紐帶。協(xié)會(huì)通過各種辦法引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)現(xiàn)在和將來的需求與可能，以此為據(jù)制定各個(gè)時(shí)期的發(fā)展課題，有組織、有步驟、有計(jì)劃地進(jìn)行研究，逐步建立起從基礎(chǔ)元件到輔機(jī)在內(nèi)的日本機(jī)器人工業(yè)生產(chǎn)體系。到了1980年，已經(jīng)擁有包括生產(chǎn)固定程序等簡(jiǎn)易機(jī)器人在內(nèi)的生產(chǎn)廠家120多家，僅生產(chǎn)高級(jí)機(jī)器人的廠家就有70家，占世界這類廠家總數(shù)的40%。工業(yè)機(jī)器人的年產(chǎn)量達(dá)到19300臺(tái)，累積生產(chǎn)臺(tái)數(shù)76700臺(tái)，占世界擁有量的70%左右，年產(chǎn)值為784億日元，累積產(chǎn)值2339億日元，居世界各國之首，堪稱世界“機(jī)器人王國”。日本機(jī)器人的廣泛應(yīng)用使美國政府與企業(yè)對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用認(rèn)識(shí)有了改變，開始制定機(jī)器人重點(diǎn)技術(shù)路線，機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展集中于航空、核工程、海洋等特殊領(lǐng)域的高級(jí)機(jī)器人的開發(fā)，機(jī)器人的主要用戶是政府和軍方。

第三階段產(chǎn)業(yè)發(fā)展期為20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初期。這個(gè)時(shí)期的機(jī)器人產(chǎn)品的主要特征是研發(fā)多樣化和市場(chǎng)全球化。機(jī)器人開發(fā)范圍不斷擴(kuò)大，服務(wù)、特種機(jī)器人進(jìn)入研究階段。在滿足本國需求的同時(shí)，不斷向外輸出機(jī)器人產(chǎn)品，市場(chǎng)逐步趨于成熟。20世紀(jì)90年代，日本泡沫經(jīng)濟(jì)破滅，經(jīng)濟(jì)蕭條，于是日本機(jī)器人市場(chǎng)逐步向全球市場(chǎng)轉(zhuǎn)移，海外成為拉動(dòng)日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)的重要力量，日本出現(xiàn)歷史上第二次機(jī)器人熱潮。1996年，那智不二越公司拓展其機(jī)器人業(yè)務(wù)至切割工具、軸承等領(lǐng)域。2000年，日本本田技研工業(yè)株式會(huì)社研究出第一代仿人機(jī)器人。20世紀(jì)90年代后期，美國在語音識(shí)別技術(shù)、圖像識(shí)別和分析領(lǐng)域加緊布局，使美國在機(jī)器人軟件領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，推動(dòng)了機(jī)器人向智能化方向發(fā)展。1999年，IntuitiveSurgical公司推出達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人。德國、瑞士等國的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)這時(shí)也開始形成規(guī)模。

第四階段智能化時(shí)期為21世紀(jì)初期至今。主要特征是機(jī)器人市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng)，智能化成為發(fā)展趨勢(shì)，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈極具優(yōu)勢(shì)。進(jìn)入21世紀(jì)后，受到勞動(dòng)力不足、人口老齡化等剛性需求的驅(qū)動(dòng)，與人均可支配收入提升和物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)、人機(jī)交互等先進(jìn)技術(shù)快速迭代的影響，人們對(duì)機(jī)器人的需求日益多樣化且要求更加智能化的機(jī)器人應(yīng)用于實(shí)際。因此，除了工業(yè)機(jī)器人，各類服務(wù)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，且具有廣闊的發(fā)展空間。但是，由于服務(wù)機(jī)器人的外圍技術(shù)未能解決、單位價(jià)值高的服務(wù)機(jī)器人整體水平技術(shù)低下、發(fā)展速度緩慢等原因，全球服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)仍然處于起步階段。而工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，除2008年第四季度全球金融風(fēng)暴導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人的銷量急劇下滑，直至2010年全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)逐漸由2009年的谷底恢復(fù)外，全球工業(yè)機(jī)器人的需求總體穩(wěn)步增長(zhǎng)。特別是2010年以來，汽車業(yè)投資擺脫了周期性的影響，呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求也逐步增加。此外，電子電氣制造、橡塑制品、制藥、食品與飲料以及金屬與機(jī)加工等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也增加了對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求。根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）的數(shù)據(jù)顯示，2015年全球工業(yè)機(jī)器人銷量首次突破24萬臺(tái)，其中亞洲銷量約占全球銷量的2/3，銷量為14.4萬臺(tái)；歐洲地區(qū)為5萬臺(tái)，其中東歐地區(qū)銷量增速達(dá)到29%，是全球增長(zhǎng)最快的地區(qū)之一；北美地區(qū)銷量達(dá)到3.4萬臺(tái)。中國、韓國、日本、美國和德國的總銷量占全球銷量的3/4。中國、美國、韓國、日本、德國、以色列等國是近年工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及市場(chǎng)發(fā)展較活躍的地區(qū) 。

4、我國機(jī)器人發(fā)展進(jìn)入頂層設(shè)計(jì)階段

20世紀(jì)70年代初期我國開始機(jī)器技術(shù)研究，80年代初一些學(xué)術(shù)組織和相關(guān)研究機(jī)構(gòu)相繼成立，并實(shí)施國家“863計(jì)劃”。90年代，基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)機(jī)器人的商品化，一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的點(diǎn)焊、弧焊、裝配等產(chǎn)品相繼問世。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國機(jī)器人技術(shù)及產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展。“十五”期間國家對(duì)機(jī)器人發(fā)展做出了戰(zhàn)略調(diào)整，從單純的機(jī)器人技術(shù)研發(fā)向機(jī)器技術(shù)與自動(dòng)化工業(yè)裝備擴(kuò)展?！笆晃濉逼陂g重點(diǎn)開展了機(jī)器人共性技術(shù)的研究?！笆濉逼陂g，重點(diǎn)放在促進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成上?！笆濉逼陂g，主要是加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)。《中國制造2025》把機(jī)器人作為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，并專門出臺(tái)《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（(2016—2020年）》，機(jī)器人的發(fā)展成為實(shí)現(xiàn)《中國制造2025》的關(guān)鍵。2015年舉辦的首屆世界機(jī)器大會(huì)，大大提高了我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的影響力。但是，我們也要認(rèn)識(shí)到，當(dāng)前我國機(jī)器人核心技術(shù)仍受制于人，相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量、性能、可靠性等方面也與國外產(chǎn)品有較大差距，總體的技術(shù)水平仍處于前沿跟蹤階段，只在部分特種機(jī)器人領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)并跑。

回顧機(jī)器人的概念產(chǎn)生、技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)形成的歷史過程，至少給我們帶來了幾點(diǎn)啟示。一是“Robot”一詞的出現(xiàn)和被廣泛使用，反映了技術(shù)創(chuàng)新中我們應(yīng)該遵循什么樣的倫理準(zhǔn)則。機(jī)器人因?yàn)榇嫒斯ぷ鞫霈F(xiàn)，機(jī)器人因?yàn)橐嫒私o人們帶來恐懼與不安，技術(shù)發(fā)展的不確定性要求人們重視技術(shù)創(chuàng)新的倫理問題。二是機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展歷程反映了技術(shù)積累與技術(shù)革命之間的關(guān)系。機(jī)器人技術(shù)是一項(xiàng)高級(jí)自動(dòng)化技術(shù)，從機(jī)械自動(dòng)化到電氣自動(dòng)化，再到智能自動(dòng)化不斷發(fā)展的過程，期間的歷次技術(shù)革命所帶來的技術(shù)創(chuàng)新對(duì)自動(dòng)化成為一門學(xué)科都產(chǎn)生了重要影響。三是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展壯大過程反映了國家社會(huì)的需求、技術(shù)基礎(chǔ)積累和企業(yè)創(chuàng)新之間的關(guān)系。造成美國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)、日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展不平衡性的重要原因，不是技術(shù)的差距而是產(chǎn)業(yè)政策的不同。

5、機(jī)器人發(fā)展簡(jiǎn)史

古代機(jī)器人

黃帝時(shí)代：5000多年前，我國古代就已經(jīng)發(fā)明了用來指示方向的一種機(jī)械裝置“指南車”。

西周時(shí)期，我國的能工巧匠偃師研制出了能歌善舞的伶人，這是我國最早記載的機(jī)器人。

公元前1400年，古巴比倫人發(fā)明了“漏壺”，利用水流來計(jì)量時(shí)間。

公元前200年，古希臘人發(fā)明了“自動(dòng)機(jī)”，以水、空氣和蒸汽壓力為動(dòng)力的會(huì)動(dòng)的雕像，可以自己開門，還可以借助蒸汽唱歌。

1738年，法國天才技師雅克·戴·沃康松（Jacques de Vaucanson）發(fā)明了“機(jī)器鴨”。

1773年，瑞士的鐘表匠皮埃爾·雅克德羅父子發(fā)明了能寫字和演奏的“玩偶”。

1801年，法國人約瑟夫·瑪麗·雅卡爾（Joseph MarieJacquard）)發(fā)明了提花織布機(jī)(Jacquard Loom)

現(xiàn)代機(jī)器人

1954年，美國人喬治·沃爾德制造出第一臺(tái)可編程的機(jī)器人

1958年，被譽(yù)為機(jī)器人之父的美國人約瑟夫·恩格爾伯格創(chuàng)建了世界上第一家機(jī)器人公司Unimation。

1959年， Unimation公司生產(chǎn)出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。

1965年，世界上第一個(gè)帶有視覺傳感器的機(jī)器人誕生。

1968年，美國斯坦福國家研究所研制的機(jī)器人Shakey具備了一定的人工智能。

1974年美國辛辛那提·米拉克龍公司開發(fā)了多關(guān)節(jié)機(jī)器人。

1979年，Unimation公司推出了PUMA機(jī)器人，是當(dāng)時(shí)技術(shù)最先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人。

2010年，日本發(fā)那科公司推出了第一臺(tái)學(xué)習(xí)控制機(jī)器人（Learning Control Robot）

2014年，日本推出了高仿真人形機(jī)器人

2015年，首屆機(jī)器人大會(huì)在中國召開，標(biāo)注著中國的機(jī)器人進(jìn)入大發(fā)展時(shí)期。

我國機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀與思路

來源：學(xué)習(xí)時(shí)報(bào)，作者：何玉慶 梁波

很久以來，“制造出像人一樣的機(jī)器，從而將人類從繁重的勞動(dòng)中解放出來”，就是人們的美好夢(mèng)想：如古希臘詩人荷馬的長(zhǎng)篇敘事詩《伊利亞特》中冶煉之神海倍斯特司用黃金鑄造的美麗侍女、中國西周時(shí)期能歌善舞的人造伶人、三國時(shí)期諸葛亮制作的木牛流馬等等。雖然這些傳說或記載的真實(shí)性不可盡信，但人們對(duì)于“類人機(jī)器”的向往可見一斑。自上世紀(jì)六十年代第一臺(tái)商業(yè)化的工業(yè)機(jī)器人誕生，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)在制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、軍事等眾多領(lǐng)域已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，正以獨(dú)特的方式影響著人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。

機(jī)器人概念和分類

機(jī)器人種類繁多，其概念內(nèi)涵和外延均十分寬泛，并且應(yīng)用場(chǎng)合多種多樣，不同學(xué)科的研究人員、甚至不同領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)人員及用戶，對(duì)“機(jī)器人是什么”這一基本問題有著各自不同的理解和認(rèn)識(shí)。加之當(dāng)前很多公司利用機(jī)器人行業(yè)的影響將很多不具備機(jī)器人本質(zhì)特征的產(chǎn)品冠以機(jī)器人的名義推向市場(chǎng)，導(dǎo)致人們對(duì)于機(jī)器人概念的理解存在較大的模糊性。

聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)、國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織技術(shù)委員會(huì)給出的機(jī)器人定義是：一種能夠執(zhí)行某種任務(wù)的、兩軸或者多軸可編程的、具有一定自主性（這里的自主性是指在沒有人的干預(yù)情況下能夠基于當(dāng)前狀態(tài)和感知執(zhí)行特定任務(wù)的能力）的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。我國已故著名戰(zhàn)略科學(xué)家，被稱為“中國機(jī)器人之父”的蔣新松院士曾經(jīng)給機(jī)器人下過一個(gè)定義：一種具有擬人功能的機(jī)械電子裝置。這一概念高度概括了機(jī)器人的特征，至今對(duì)我們理解機(jī)器人系統(tǒng)仍然有極大的借鑒價(jià)值。綜上，筆者認(rèn)為能冠以機(jī)器人名稱的系統(tǒng)或產(chǎn)品應(yīng)具有以下兩個(gè)基本特征：一是能夠自動(dòng)執(zhí)行某個(gè)、某些或某類任務(wù)；二是具有通過編程改變功能的能力。

關(guān)于機(jī)器人的分類也存在一些不同的觀點(diǎn)和看法。國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)根據(jù)用途分為兩大類：一是工業(yè)機(jī)器人；二是服務(wù)機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人又分為個(gè)人服務(wù)機(jī)器人和專業(yè)服務(wù)機(jī)器人。國內(nèi)目前通常將機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人、特種機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人。

中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

第一，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模。工業(yè)機(jī)器人作為制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，是衡量一個(gè)國家制造水平和科技水平的重要標(biāo)志。早在“九五”期間，我國已經(jīng)掌握了工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)和集成技術(shù)，研制出弧焊機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、切割機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、平面關(guān)節(jié)型裝配機(jī)器人、直角坐標(biāo)型裝配機(jī)器人、移動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人、移動(dòng)包裝機(jī)器人等國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人系列產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，迫使國外品牌產(chǎn)品降低了價(jià)格，培育了沈陽新松機(jī)器人公司等機(jī)器人企業(yè)，組織實(shí)施了100余項(xiàng)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用示范工程，在汽車、摩托車、家電、煙草、化工、電器等行業(yè)推廣應(yīng)用機(jī)器人自動(dòng)工作站和機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線，在提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動(dòng)成本、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等方面發(fā)揮了重要作用。

最新的國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)數(shù)據(jù)顯示：2016年全球工業(yè)機(jī)器人銷量約29萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)14%，其中中國工業(yè)機(jī)器人銷量9萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)31%。而在2016年底中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟公布的《2016年上半年工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)》顯示：2016年上半年國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)累計(jì)銷售19257臺(tái)機(jī)器人，較上年增長(zhǎng)37.7%，增速比上年同期加快10.2%，實(shí)際銷量比上年增長(zhǎng)70.8%。我國工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)位居世界第一，國產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)品占據(jù)了可觀的市場(chǎng)份額，發(fā)展態(tài)勢(shì)迅猛，初具規(guī)模。

第二，特種機(jī)器人從無到有，已經(jīng)逐步形成產(chǎn)業(yè)化態(tài)勢(shì)。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，我國先后研制出一大批特種機(jī)器人并得到應(yīng)用，如：輔助骨外科手術(shù)機(jī)器人和腦外科機(jī)器人成功用于臨床手術(shù)，低空飛行機(jī)器人在南極科考中得到應(yīng)用，微小型探雷掃雷機(jī)器人參加了國際維和掃雷行動(dòng)，空中搜索探測(cè)機(jī)器人、廢墟搜救機(jī)器人等地震搜救機(jī)器人成功問世，細(xì)胞注射微操作機(jī)器人已應(yīng)用于動(dòng)物克隆實(shí)驗(yàn)，國內(nèi)首臺(tái)腹腔微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行了動(dòng)物試驗(yàn)并通過了鑒定，反恐排爆機(jī)器人已經(jīng)批量裝備公安和武警部隊(duì)；水下機(jī)器人在海底資源勘探、北極科考等領(lǐng)域獲得了成功應(yīng)用。

近年來，一些特種機(jī)器人陸續(xù)開始進(jìn)入市場(chǎng)，并且形成一定的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。如反恐排爆機(jī)器人已經(jīng)裝備我國公安部多個(gè)機(jī)構(gòu)，并且隨我國維和工兵分隊(duì)遠(yuǎn)赴黎巴嫩參與維和使命；工業(yè)級(jí)飛行機(jī)器人（無人機(jī)）是近些年涌現(xiàn)出來的一個(gè)新的裝備，其在農(nóng)業(yè)、電力、公安等領(lǐng)域已經(jīng)獲得了應(yīng)用，顯示出了極大的市場(chǎng)前景。國內(nèi)特種機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化態(tài)勢(shì)已經(jīng)形成。

完善我國機(jī)器人技術(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策支持

大力支持機(jī)器人關(guān)鍵零部件制造水平提升，擺脫機(jī)器人相關(guān)基礎(chǔ)工業(yè)落后局面。目前我國自主研發(fā)的機(jī)器人產(chǎn)品中，減速器、伺服電機(jī)等核心器件依賴進(jìn)口的現(xiàn)象仍未根本改變，在2016年工信部等單位聯(lián)合印發(fā)的《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》中對(duì)該問題予以明確，并提出了發(fā)展規(guī)劃。應(yīng)盡快選擇支持重點(diǎn)單位，開展基礎(chǔ)研發(fā)工作，但在具體執(zhí)行過程中要注意：既要避免重復(fù)投入，也要避免低水平的惡性競(jìng)爭(zhēng)。

抓住特種機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人發(fā)展的黃金機(jī)遇，提升我國機(jī)器人技術(shù)與產(chǎn)品自主研發(fā)水平。相對(duì)于工業(yè)機(jī)器人來說，特種機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人尚處于市場(chǎng)化的初期，國外尚沒有商業(yè)巨頭出現(xiàn)，但由于應(yīng)用場(chǎng)景廣泛、市場(chǎng)潛力巨大，人們對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的預(yù)期極高，背后隱藏著巨大的產(chǎn)業(yè)化商機(jī)。我們應(yīng)抓住機(jī)遇，大力發(fā)展智能性與自主性、環(huán)境感知與路徑規(guī)劃、導(dǎo)航定位與控制、人機(jī)交互和多機(jī)協(xié)調(diào)與合作等核心技術(shù)，搶占先機(jī)。

在推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，要注重政府引導(dǎo)作用，通過制度創(chuàng)新形成良好的發(fā)展環(huán)境。與機(jī)器人發(fā)展水平最高的日、美、德三國相比，我國機(jī)器人在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展上均存在差距。技術(shù)差距的內(nèi)在原因是制度、政策、環(huán)境和人才，產(chǎn)業(yè)差距的主要原因是機(jī)器人關(guān)鍵核心技術(shù)水平低、缺乏統(tǒng)一的頂層設(shè)計(jì)與規(guī)劃以及企業(yè)相關(guān)人才嚴(yán)重不足。因此，國家應(yīng)有長(zhǎng)期的政策和規(guī)劃作保證，從戰(zhàn)略上完善頂層設(shè)計(jì)，加強(qiáng)政策引導(dǎo)，以行業(yè)需求引領(lǐng)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展，避免分散封閉、簡(jiǎn)單重復(fù)、小而全且經(jīng)費(fèi)導(dǎo)向碎片化等傾向。

目前我國正處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，“注重新技術(shù)研發(fā)，抓住新市場(chǎng)機(jī)遇”是提升我國經(jīng)濟(jì)活力的重要抓手之一。相信隨著相關(guān)制度的完善、投入的持續(xù)增加，在不久的將來，我國必將在世界機(jī)器人舞臺(tái)上占有一席之地。

來源：《張江科技評(píng)論》,學(xué)習(xí)時(shí)報(bào)

作者：王國強(qiáng) 鄧元慧  中國科協(xié)創(chuàng)新戰(zhàn)略研究院
          何玉慶 梁波

編輯：IPRdaily 趙珍  /   校對(duì)：IPRdaily   縱橫君

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本文來自《張江科技評(píng)論》，學(xué)習(xí)時(shí)報(bào)并經(jīng)IPRdaily.cn中文網(wǎng)編輯。轉(zhuǎn)載此文章須經(jīng)權(quán)利人同意，并附上出處與作者信息。文章不代表IPRdaily.cn立場(chǎng)，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明出處：“http://m.jupyterflow.com/”