助力中国智能制造 机器人和人融合将成发展趋势

在2015世界机器人大会上，中国工程院院士王天然主要就中国对机器人的需求，以及目前的状态和机器人发展提出了建议。

　　据统计，从2000年到2013年，十三年期间中国进口机器人增长100万台，最近几年增长的发展势头非常快，切实的反映出中国对机器人的需求。

　　制造业转型与升级的必然选择

　　王天然指出，中国需求机器人是社会发展的一个阶段正常的、必然的结果。当前经济学的变化是劳动者的工资快速上升，劳动力短缺。有的地方直截了当地提出来用机器换人，机器人是首当其冲的。通过这些年快速的发展，中国制造业的产值已经很高，但是质量、效益、水平都比较低，跟发达国家还有很大的差距。所以如果中国要想实现制造业的转型与升级，提高效率是一个重要的内容，这当中最有智能化的、能够灵活的机器人设备会发挥巨大的作用。 

　　目前，中国机器人应用也很不平衡。从地域来看，主要是集中在东南沿海地区，随着经济的发展必然向其他区域过渡。从应用领域来说也很不平衡，首先是汽车和电子行业，其他领域应用的比较少，现在发现很多其他领域也有需求。另外，我国先进制造的发展方向是智能制造，而机器人是智能制造当中的一个支撑设备，我国必然的要借助技术进步的力量来发展自己的制造业。最近这些年以来，我国对服务机器人的需求快速增长。从国家来说，需要科学考察的机器人，对医生来讲需要医疗辅助机器人。在国家鼓励政策支持下，会不断爆发新的机器人，来满足市场需求。面对这样一个需求的形式，如何把产业技术提高上去，使产品和产业更好的在中国制造大潮当中发挥作用是主要任务。 

　　机器人发展取得一定成果 

　　王天然指出，现在机器人已经取得了一定的成果。中国从上个世纪70年代开始进行机器人研究，很多单位参加机器人的研究，而且取得了不少科研成果，其中有些科研成果已经成功的应用。比方说，现在科考机器人到南极进行过科学考察，水下机器人对大洋深处的海底观察，移动机器人在救灾和反恐防爆的应用，旋翼无人机在国家电网的检查当中也发挥了作用。

　　中国科学院沈阳自动化研究所也是最早开展机器人研究的单位之一。而哈尔滨工业大学在国内的机器人研究有悠久的历史，技术在很多单位也有应用，在航天领域的应用是非常成功的。应该说，相当多的单位都研究出在工业上应用的机器人，各种各样的机器人，很多已经在实践中应用。

　　国际机器人联合会对中国机器人有一个分析，指出中国机器人产业创新比较弱，中国的机器人产业相对比较小，竞争力比较差，中国的工业对于机器人产业发展支持能力比较弱。

　　王天然指出，通过这些年的努力，中国已经基本掌握了工业机器人设计技术并积累了工业机器人应用经验。现在机器人产业在发展当中，迅速成长出很多机器人公司。虽然这些公司现在还没有找清楚自己的发展方向，但是它为将来中国的机器人产业奠定了基础。有一些公司已经在市场当中找到了自己的发展方向，实现了良性的循环。

　　最近几年，中国机器人的自给产能无论数量还是产值都有所增长，但是所占份额很小。而且我国的应用领域虽然开拓了许多新领域，但是所做的工作技术上来看多数都是做搬运的，所以还有很大的发展和提升空间。

　　智能制造对机器人发展的新要求

　　为了使中国的机器人产业健康发展，国家发改委、工信部、科技部、标准化管理委员会、国家产品质量监督与检测检疫总局，都支持这项事业的发展。行业方面也相继成立了一些组织，包括中国机器人产业联盟等等。

　　在这种形势下，我国企业要努力壮大自己，传统的就是要扩展新的应用领域和提高自己的产品水平。另外。企业应看清新发展方向，增加创新，抓住机遇，发展自己，因为新需求会产生新的技术与生新的机器人。

　　王天然指出，制造业向智能制造发展已经是共识，智能制造向现有机器人提出了新要求，并不是现在的机器人就能够满足现代的智能制造要求，更不能满足往前看的智能制造要求。另外，技术进步特别是信息技术进步，为机器人进步提供了支持和保证。同时，学科交叉也给机器人发展提供了机会。

　　当前，由于产品的生命周期越来越短，用户的个性化制造要求越来越强烈，给机器人提出了新要求。现在电子产品的生命周期只有两年，为了生产新产品更换生产线要100天、200天是不能忍受的。汽车生命周期已经由五年缩短至三年。为适应新产品的生产，更换生产线，希望能以天计，最好能在几天之内完成，这样就需要灵活、快速的生产单元，这对机器人提出了新要求。现在的机器人要改变现有的生产方式，要能够迅速进入新的生产当中。 

　　机器人进入新的移动系统中，不仅和机器相联系，不仅是和控制系统相结合，现在信息系统包括网络系统不断地影响和进入到机器人生产系统中，如何将这些系统迅速连接在一起也是当前要解决的一个问题。

　　机器人和人融合将成发展趋势

　　王天然指出，智能制造的发展要求机器人和人的关系要发生改变。现在的机器人和在汽车行业上的应用顺风顺水，用的很成功。即使是现在造船、飞机行业，这些企业的零部件都是用高精度的生产系统加工出来的，但是在装配的时候，相当多的情况下需要人类亲历亲为。所以十分需要机器人，但目前机器人仍不能满足需求。此外，劳动密集型产业也希望用机器替换这些人，替换结果发现并不是所有的劳动密集型产业，现在的机器人就能简单替代的。现在的机器人在很多场合并不能满足于要求。

　　产业发展面临着一种选择，要么做全自动化的生产线，要么就设计一个手工作坊。人和机器人合在一起，有人提出混合自动化，可能是很合理、很高效的生产方式，这就要求机器人和人融合。所谓的与人共融，就是能在同一自然空间里工作，能够紧密地协调，能够自主的提高自己的技能，能够自然的交互，同时要保证安全。实现这样的与人共融的机器人，人与机器人的关系就会改变，是一种朋友关系，可以相互理解、相互感知、相互帮助。 

　　要做与人共融的机器人就把人的符号化能力、学习能力、预见能力、自我调节能力、逻辑推理能力与机器的精准、力量、重复能力、作业时间、环境耐受力结合在一起。将来可能在生物电信号的解析，生物反馈控制人机协调和本体结构设计，在更远的未来在分子尺度上人与机器人共融。

　　他指出，机器人是智能制造的支撑设备，必将助力中国的智能制造发展，满足中国的民生需求。与人共融是下一代机器人的本质特征。各个学科的交叉结合将为机器人带来新的发展机会。所以我们应该关心它、抓住它为我们服务。

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　　改变社会与人类的活动 

　　——机器人的现在与前景广阔的未来 

　　在2015世界机器人大会主论坛上，日本科学技术振兴机构主席顾问MichiharuNakamura发表了题为《机器人的现在与未来》的主题演讲。 

　　MichiharuNakamura指出，机器人的发展不断地改变着社会与人类的活动，也横跨了工业、医疗、灾难救助、物流、自动驾驶以及其他各个领域。 

　　日本的机器人在Edo时代发挥的重要作用，并且它不断地服务于富有人群，后来慢慢在大众中变得越来越受欢迎。日本有丰富的机器人发展的历史，差不多超过了半个世纪。 

　　在美国也可以看到很多类似公司。并且也看到了第一个工业机器人的发明，后来在日本看到了第一个工业机器人，在机器人的制造业行业以及在半导体、集装箱中也呼唤使用机器人，后来出现了日立的第一个焊接线路机器人。机器人研发方面在日本有丰富的历史，在索尼的AIBO系列中使用了家族机器人。后来越来越多与人类进行互动，并且不断地挑战自我，经过精准的控制模型，通过与人机互动技术方面的发展，比如语音识别的发展推动。机器人发展的第三个技术浪潮是机器人实现更多丰富的服务给我们带来了更多社会意义和挑战。比如说机器人真空吸尘器，像其他的机器人。现在我们已经看到了在机器人行业的发展，向社会更丰富的领域介入。在2020年东京奥运会，日本将展示出新的技术，在社会当中机器人将成为最主要的一个主题。 

　　在日本，最早的工业机器人是在1969年的Kawasaki-unimate，这是用于大规模生产在集装线上做焊接的机器，可以实现汽车生产的连续性、质量和准确性，也是在集装线当中得到广泛应用，现在保管在东京博利博物馆。如日本早期的自动化焊接设施，其中包含50多个并联焊接单元，并且可以使用一些当时非常高精端的技术使用。机器人越来越嵌入到制造行业当中，并实现了前所未有的制造中的可靠性替代了很多的人力。 

　　预估全世界范围内年均工业机器人的供应，它的增长非常快速。根据IFR报告，2014年机器人销售增长29%，达到22.9261万台，日本作为机器人开发和生产大国，但是由于中国以及其他的一些新兴发展中国家的增长，这些行业的制造业逐渐地开始向中国或者其他的发展中国家转移。对于电子行业仍然是作为工业机器人使用当中最主要的一个行业。 

　　在成功发明工业机器人之后，日本也有其他机器人的应用，比如服务机器人甚至宠物机器人，并且现在建立一些类人形机器人。它们有更好的控制技术，当然这个技术并不是特别复杂和精密，在这个技术当中我们追求与人类的互动，并且能够实现人工智能，还有机械方面的控制性。 

　　对于Cyborg类型的机器人是一种新的趋势，通过人类大脑的仿真方式，可以看到它作为人类大脑进行一种外骨骼延伸，这种应用有越来越多的发展，并且有一些系统可以使用这种非常重的材料，帮助人们进行复健，一些医疗中心中使用很多，并且其中的一些人机互动非常发达，帮助实现人机互动和人类复健。现在德国机器人复健系统已经被医保覆盖。 

　　MichiharuNakamura指出，在商业方面，在一些新的机器人发展当中，包括真空吸尘器等，在20年的改革之后，自从上世纪80年代之后，人类已经形成了先进机器人的一个新时代。 

　　在这样的背景下，日本政府最近启动了新的战略，这一举措是为能够实现21世纪机器人革命，其中包括现代化的机器人技术，重新进行机器人的定义，根据自动化以及信息终端，以及联网这样一个概念式的发展，并且它可以应用在汽车或者消费电子、手机甚至家庭当中。日本也越来越多地充分利用机器人，不仅制造业当中还有日常生活中，通过机器人给企业提供新的价值，克服社会问题加强竞争力。根据这样的政策日本将启动机器人革命举措，希望能够把日本发展成为全世界的机器人创新中心，并且日本也希望能够使用机器人技术去打造护理以及医疗照护基础方面的世界领导力，实现机器人在利用IT以及大数据方面的领先能力。 

　　日本的机器人革命举措当中的目标设定为2020年，其中包括各种改革，在应用角度包括了制造业、服务业、医疗保健、农业、食品工业、基础设施、灾难救助、建设行业。 

　　现在，日本正在开发自动车辆的项目，它可以大幅度的减少将来交通的事故，这是一个跨领域的创新。在该项目中最重要的是促进这些自驾驶车辆的发展，到2020年希望能够实现大幅度的自动驾驶车辆在路上出行。 

　　此外，日本现在还推出了一个Fukushima-daiichi项目，上世纪80年代日本出现了大量核项目，后来出现了核泄漏事件，现在建立了事故响应机构，可以解决生化还有核方面的灾难。福岛核泄漏事故之后，日本开始从2013年促进技术的发展，进一步响应核泄漏事件，进行事件的预防。首先强化了能力，防止出现这样的核泄漏事件。其次，利用机器人在出现事故时进行事故响应。机器人在出现高危的电厂中可以发挥重要的作用，它们可以进入事故点进行调查，也可以去救援受事故影响的人员。灾害救援机器人是现在日本发展的一个非常重要的领域。通过发展突破性的技术，可以促进该领域得到进一步的发展。 

　　日本还要进一步地促进人机间的互动，目的是为了去发展能够给人类带来非常多帮助的机器人，机器人必须要能够和人类共生，共同发展。通过发挥各个结构的作用共同合作，为了实现比较好的人机互动，当然必须要去发展比较好的新的材料，这样可以使机器人与人类互动变得更加安全。

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　　全球机器人调研：有较大增长空间 

　　国际机器人联盟代表着世界各地的机器人产业的重要发展趋势，在国际机器人联盟主席ArturoBaroncelli看来，工业机器人年度供应在近几年出现了强劲的发展，而中国则是最为重要的市场之一，未来无论是工业机器人还是服务型机器人，都会有较大的增长空间。 

　　根据世界工业机器人年度供应情况（2000-2018），最近几年出现了发展的峰值，而且在接下来几年还会有长足的发展。2014年全球销售的工业机器人达到23万个，尽管2015年数据还没有统计，但预计今年会有15%的增长。在接下来几年会有更大增长，因此在工业机器人数据上会有持续的两位数增长。 

　　使用机器人应用非常重要的行业，第一是汽车行业，这是传统机器人应用行业，也是最主要驱动力，汽车行业是机器人最开始得以应用的一个行业。在去年销售的23万个机器人当中10万个应用于汽车行业。第二大使用机器人的行业是电子行业，还有金属、橡胶、食品、制药、化妆品等等行业，这些行业都是应用机器人的行业。 

　　按区域划分，亚洲是现在工业机器人使用最大的地区，占世界范围内机器人使用的50%，接下来是美洲包括北美、南美，其次是欧洲。机器人在亚洲增长非常强劲，欧洲、美洲也都有非常好的发展势头。机器人行业的发展特别好，而且一直在持续发展。 

　　根据统计，使用机器人最多的国家，首先是中国占比56%，23万个机器人当中56%的机器人是中国在使用，其次是日本、美国、韩国，这些国家对机器人的使用都有所增长，现在机器人行业的增长达到了两位数。在过去的几年间，中国供应商的增长日益增强，现在有4万个是国际机器人的供应商，其他是中国供应商，而且中国供应商的占比不断地上升。 

　　在机器人密度方面，韩国每万个员工中有478个工业机器人。日本和德国的机器人密度也是比较大的。中国的机器人使用密度低于平均水平。因此可以想象，中国在机器人使用方面存在巨大的发展潜力，因为现在每万员工机器人的占比还有大幅的上升空间，中国机会非常大，中国现在已经是世界上机器人最大的消费国，但是消费密度还可以进一步上升。 

　　ArturoBaroncelli指出，现在各个国家都面临同样的问题，需要加强对机器的使用以及机器人间的通信，所以在工作中所有东西都在发生变化，机器人在这个变化中处于非常重要的位置。这也构成了未来工业机器人发展的主要驱动力。

　　其他的一些驱动力则是人机协同，对于机器人还有一些人类在新的技术的促进下共同合作，这可以覆盖各个方面，它变成了一个非常重要的中型行业，这个行业也是非常重要的。另外一个非常重要的部分是在机器人使用方面的业务性或者简化方面，这是一个事实。此外是移动机器人。这些作为新技术趋势在不久的将来将实现。

　　在这个过程中，接下来三年，预测在中国将有进一步的发展。在美国、西欧也会有一些较好的发展以及亚洲市场的巨大增长，欧洲也会实现增长，这些增长趋势将持续下去。可以看到这个市场整体还是保持比较强劲，对于电子行业或者说在制造业以及其他行业，比如能源效率等这些也将慢慢使用机器人。另外一个事实是在生命周期方面的变化也增强了，在自动化方面的灵活性这些都是驱动机器人发展的理由。

　　2014年、2015年差不多超过150万个左右机器人应用于全球的工厂，预测未来三年将有230万的机器人在工厂中得到应用。其中一半机器人将出现在亚洲，工业机器人仍将会不断增长。

　　ArturoBaroncelli指出，工业机器人于1961年出现，而服务机器人则是在20世纪90年代才开始的，所以说现在正在启动一个新市场。

　　服务机器人可以分为两大类，一是家政服务机器人，二是专业服务机器人。如果从商业角度来讲，首先有1200万个机器人是属于服务型的机器人。从数字角度来讲，这是两个非常重要的发展区域。此外，一些残疾人服务机器人，也正在变得越来越重要，将成为非常重要的类别。因为残障人士需要这样的一些帮助，此外这也是人口老龄化所造成的影响。在专业机器人类别中，列前四位的分别像安保，医疗、清洁、水下等等类型的机器人等等。其中值得关注的有两个领域，一是帮助人们减负的机器人，二是物流当中使用的机器人。

　　据预测，在未来的三年，将会有越来越多的服务机器人，差不多超过1500万个，将超过200亿美元销售额。那么结论是：现在正出现在一个机器人应用的新时代，有一点非常肯定，即无论在全世界还是在中国来讲，人类正在面对非常美好的机器人发展未来。

　　▲据报道，《机器人产业发展规划（2016—2020年）》已经成型，正在进行审议后的修改完善。《规划》对服务机器人、下一代智能机器人等领域的突破做出重点布局。业内人士表示，从长远的角度来看，“制造强国”已经上升为国家战略，代表高附加值的机器人，是我国实现“创新发展”、推动经济转型的具体方式，“十三五”时期的发展空间巨大。图为2015世界机器人大会现场。