中国机器人现状：核心技术缺失 ,与人共融成突破点

　　国际机器人联合会发布的“2014年世界机器人统计报告”中称，2017年中国生产中使用的机器人总量将由现有的16.2万单位增加到42.8万。而北美地区预计总使用量为29.2万单位、欧洲最大的五个经济体为34.3万单位，中国将成为世界工业机器人第一使用大国。

　　

　　工信部赛迪研究院公布的报告亦指出，在政策扶持和人工成本倒逼下，预计中国机器人产业2012年到2022年十年间的增长率为年均23%至36%，潜在市场规模达千亿元级别，尤其是中国，在2013年就超越日本成为最大的机器人市场。机器人的崛起不容忽视。

　　中国机器人产业现状

　　据调查得知，美国人在上个世纪六十年代就推出了第一批工业用途机器人优尼曼特（Unimate）。这种由机械组成的，不知疲倦的“工人”就开始逐渐进入到生产线上，取代人执行一部分繁杂且危险的工作。

　　而经过了欧美和日本的多年的技术发展推动，机器人的精度越来越高，应用领域越来越广。在人力成本飞速上涨的中国，机器人的地位越来越重要，包括富士康在内的众多制造工厂都引进机器人取代人工。

　　

　　这种大趋势就吸引国内外等厂商对机器人的高度关注。库卡、ABB、安川，发那科等巨头的持续投入不必说。中国也兴起了以新松、汇川、广州数控为代表的一批国产机器人公司。但核心技术的缺失，让中国机器人和很多其他产业一样，只处于产业的最底层。

　　从机器人产业链上看，机器人产业的上游是核心零部件，相当于‘大脑’，该领域国内基本依赖进口。中游是机器人本体，也就是机器人的‘身体’。下游是系统集成商，目前国内95%的企业集中在这一环节。”

　　而北京理工大学机器人研究中心（现为智能机器人研究所）退休教授陆际联也表示：“中国的机器人产业链还没有形成，即使像新松这样的公司，它的减速器、电机、轴承等机器人的核心零部件也都是采用国外的。比如说轴承，我们也有企业生产，但是工艺和材质无法与国外相比。”

　　北京航空航天大学机器人研究所教授王田苗更指出： “国产机器人中80%~90%使用国外减速器，60%~70%使用的是国外电机、40%~50%使用国外控制器。等于说我们的国产机器人能做的就是外壳，核心部件全都是国外的。这就增加了成本，使得国产机器人在竞争中处于劣势。”

　　“这等于说我们的国产机器人能做的就是外壳，核心部件全都是国外的。这就增加了成本，使得国产机器人在竞争中处于劣势。”王田苗强调。

　　而根据相关的数据可以看出，机器人的三大主部件控制器、伺服电机和减速器的成本分别占了整体成本的10%-15%、20%-25%和33%-38%。

　　这些核心技术的缺失，让中国在机器人产业的发展中举步维艰。

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　　弯道超车的可能

　　在传统机器人上与国际公司的差距，迫使中国机器人产业者将目光投向“互联网+”，并从中寻找弯道超车的可能。专家表示，国内传统工业机器人与国外差距较大，要实现追赶，可以加快智能化布局，将机器人与IT技术、大数据、网络、人工智能等深度融合，在下一代机器人发展上占领先机。

　　除了从互联网方面入手外，机器人企业还需考虑一下新趋势下的技术要求所创造的弯道超车机会。

　　欧盟第七框架计划归纳出下一代机器人的核心特征：安全、自主的“人—机器人—物理世界”的交互，并给出了其所包含的7方面共性关键技术：柔顺机电系统设计、实时认知、交互式控制、人类行为的学习与理解、反应式行为产生、适应人的任务规划、安全技术。

　　2013年4月德国推出的工业4.0计划中指出：智能工厂、智能生产是第四次工业革命的主题，而这种“智能”的物理实体就是机器人，通过智能机器人、机器设备以及人之间的相互合作，提高生产过程的智能性。

　　在这种共同要求下，机器人和人之间就产生了一种新的协同需求。如表1所示：

　　

　　这就要求机器人具备“与人共融”的技能，其核心特征是：人机同一自然空间、机器人与人自然交互、配合人的需求、学习人的技能、与人协调互补、确保人机物安全。而对于机器技术则有以下需求：

　　其一是行为合作的机器人机构与本体技术。传统机器人的关节，一般为刚性机构，由这种刚性传动构成的机器人系统在与人合作时存在严重的安全隐患，因此，研发具有本质安全性的柔性机构是保证人-机器人合作首先需考虑的问题;同时，利用新的轻型材料代替现有的机器人钢铁结构，也是提升机器人本体性能和与人共融时安全性的关键技术。此外，现有机器人系统的驱动方式，多采用电机、液压等方式，驱动效率低，这就需要探索全新的驱动机理，发展高效安全的驱动装置。该部分的具体技术瓶颈包括：灵活操作机构与控制、新型类肌肉驱动与本体材料、柔性驱动与控制、新传感机理与器件等。

　　其二是机器人对环境、以及人行为的感知与理解技术。机器人理解环境、理解合作者意图与需要，支撑安全、协同、互助工作。为了实现机器人与人在同一物理空间安全共存、紧密合作，机器人需要具备对人机共享环境、以及合作者需求的实时/准确感知、建模与理解的能力，从而为协同行为与决策提供依据。这其中，标识物辅助的人的行为判断、非结构/动态环境的数学描述与理解、多感知信息的融合理解、仿生视觉感知与认知等均是其面临的挑战性技术。

　　其三是人机互助优化决策与自主学习技术。突破机器人只能在人为设定任务框架下进行决策的局限，实现机器人知识经验的积累、智能发育。这方面的研究，包括三方面技术难题：基于人脑智力形成及发育机理的类人智能行为建模;知识的获取、表示与抽象方法，以及可实现知识存储、更新及在线检索的智能发育模型及自主学习技术;面向与人共融机器人平台的自主知识获取，及人机智能行为协同与决策等实用化技术。

　　其四是行为方式与安全机制技术。解决机器人在人机共享环境下的安全自主行为方式问题。与人共融的新一代机器人，需要工作在日常的、非结构化的、动态的环境中，此时机器人自主行为能力低下的问题日益突出。因此，基于对合作者需求、操作对象、所处环境的态势认知，研究包括安全行为的实时（重）规划、确保人机物安全的刚-柔智能切换控制等自主行为技术，构建人机协同时的安全机制，对于发展新一代与人共融机器人的行为能力和安全性具有重要的作用。

　　其五是人机自然交互技术。研究多模态人-机自然交互方法与技术，突破机器人只能利用专用设备进行人机交互的局限。具体包括：非编程的、人-机器人直接示教技术，基于语音指令集及机器人自主识别的语音交互技术，基于手势/姿态指令集及机器人自主识别的视觉交互技术，生-机-电融合交互技术，以及人机多层次指令融合技术。

　　中国企业如能凭借对互联网的把握，从这些新需求下衍生的技术细节入手，从中把中国机器人企业在产业中的中下游地位往上拔到中上游，相信对于中国机器人，甚至中国电子产业来说，都是一个质的提高。