機器人的發展現狀及前景展望

蘇尚任

摘 要：隨著科學技術的發展，機器人已經從小說和電影中逐漸走進我們的日常生活、工業農業生產以及醫療服務、國防事業等。該文對工業機器人、服務機器人以及軍事機器人目前的發展現狀進行了綜述，并闡述了我國機器人產業發展面臨的難題，如機器人科研水平較為滯后，核心零部件技術含量低，市場基本被國外品牌壟斷，并對未來機器人的發展前景進行了展望。

關鍵詞：機器人 發展現狀 前景展望

中圖分類號：TP24 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）09（a）-0051-03

機器人，簡單地講，就是可以自動執行工作的機器。而“自動執行”這一特點，向來是備受人們青睞的。從遙遠的古代，人們便憧憬著制造一種可以“自動執行工作”的機器，以減輕人們在生產生活中的勞動負擔。而經歷了近百年的發展，機器人的研究不僅在“自動化”方面取得了很大的成就，其在“智能化”方面也已達到了較高的水平。也正是因為機器人具有這兩種特點，其在現代生產生活中的作用越來越重要。

習近平總書記在兩院院士大會中曾提到，“機器人是‘制造業皇冠頂端的明珠”。近年來，機器人行業的快速發展不僅創造了巨大的經濟價值，也提高了人們的生活質量，促進著人類社會的發展。目前，在機械加工與電子電氣等行業生產中，工業機器人的批量使用，使生產流程工序自動化、簡潔化，顯著降低了生產成本，提高了生產利潤。同時，作為智能制造的主力軍，工業機器人不斷從汽車制造領域向機械、建材、物流、食品乃至航空、航天、船舶制造等領域滲透，帶動相關產業的發展。國際機器人聯合會（IFR）曾預測：“機器人革命”將創造數萬億美元的市場，從而帶動與機器人相關的新材料功能模塊、感知獲取與識別、智能控制與導航等關鍵技術與市場快速發展。此外，機器人在醫療、餐飲服務等方面的應用，也提高了人們的生活質量，便捷了人們日常的生產生活。在我國人口紅利減弱的背景下，隨著產業轉型升級的不斷深入，機器人應用范圍越來越廣，我國機器人產業將迎來戰略發展黃金期。該文主要對我國機器人產業發展現狀做簡要分析，淺談機器人產業發展面臨的難題，并展望機器人的發展前景。

1 機器人的發展現狀

隨著機器人行業的不斷發展，機器人在現代生產生活中的應用領域不斷擴寬，其種類也日益增多。根據不同的分類方法，可以對機器人進行不同的分類，如，根據其功能可以分為操作機器人、移動機器人、信息機器人、人機機器人。按照用途機器人可分為工業機器人、農業機器人、服務機器人、軍用機器人四大類。該文將農業機器人也歸為服務機器人范疇，對我國工業機器人、服務機器人以及軍事機器人的發展現狀作簡要闡述。

1.1 工業機器人

工業機器人是集機械、電子、人工智能等學科于一體的現代制造中重要的自動化設備[1]。憑借著其優越的智能化與自動化性能，工業機器人在現代制造業中發揮著巨大的作用。經歷了50多年的發展，工業機器人的技術水平迅速提升，應用領域不斷擴寬。到目前為止，工業機器人已廣泛應用于汽車制造行業、機械加工行業、電子電氣行業、食品工業與材料工業等行業。在上述行業中，又數汽車制造業的應用最為廣泛。2013年，約69 200臺新機器人應用在機車制造業上，其數量占到了市場總份額的49.3%。除此之外，隨著工業機器人的智能化與自動化水平的不斷提升，其應用范圍不斷擴大到包括核能、航天、生化等高科技領域在內的諸多領域，在現代制造業中發揮著越來越重要的作用。工業機器人的廣泛使用一方面給相關企業創造了巨大的利潤，促進了生產技術的革新與企業轉型，帶動了相關行業的發展；另一方面，工業機器人本身的性能也在不斷地應用于改進中得到了提升，工業機器人在制造行業的應用范圍也因此而大大擴寬。據統計，2014年中國的工業機器人銷量達到57 096臺，年增長率超過50%。未來，在世界范圍內，特別是我國，機器人的銷量都會保持一個快速的增長。

1.2 服務機器人

服務機器人，通俗地講就是服務于人們日常生活的機器人。這種服務可以是半自主的，亦可以是完全自主的。與模板化的工業生產機器人不同，服務型機器人更加趨向于智能化，也因而具有更強的交互能力。服務機器人按照其用途，大致可以分為農業機器人、娛樂機器人、醫療機器人、保潔機器人等。農業機器人是一種以農產品為操作對象、兼有人類部分信息感知和四肢行動功能、可重復編程的柔性自動化或半自動化設備。它能減輕勞動強度，解決勞動力不足，提高勞動生產率和作業質量，防止農藥、化肥等對人體的傷害。目前已有的如嫁接機器人、擠奶機器人、剪羊毛機器人等。由于我國農業主要以小農戶經營生產，因此我國農業機器人發展較慢。在眾多的應用領域當中，醫療機器人的發展應用給人們生活帶來的便利可謂是最為巨大的。醫療機器人經歷了幾十年的發展，到目前為止已經有了較為細致的分支和應用。就商業化的醫療機器人系統而言，機器人大致可分為神經外科機器人，骨科機器人，腹腔鏡機器人，血管介入機器人，假肢、外骨骼機器人，輔助、康復機器人，醫院服務機器人和膠囊機器人等種類[2]。在每一個分類領域中，醫療機器人又有它們各自的特點與發展趨勢，比如，神經外科機器人的操作運行具有較高的精確度，而外骨骼機器人的發展趨向于功能的豐富化。醫療機器人作為服務型機器人的一個典型分支，很好地展示了當下服務型機器人發展的趨勢和特點。當前服務機器人的關鍵技術主要包括移動結構設計、定位與導航技術、路徑規劃、人機交互與控制策略等。這些技術在不同的研究領域占有著不同的地位。比如，在餐飲等與日常生活密切相關的領域中，人機交互功能作為人機交流的橋梁，發揮著不可替代的作用；又如，在導游應用方面，機器人的定位與導航技術的研發工作直接關乎到導航的精確度與快捷程度。未來的服務機器人將更加智能化，功能也將更加豐富，將更好地為人類服務。

1.3 軍事機器人

軍事機器人是一種用于完成以往由戰斗人員承擔的軍事任務的自主機器人或機械電子遙控裝置，是機器人極為重要的一個分支。一方面，介于其優秀的偵查探測性能，軍事機器人被廣泛應用于未知空間探索、深海打撈與排雷防爆等諸多方面；另一方面，由于軍用機器人在實地作戰中具有突出的智能優勢和全天候的作戰能力，其在作戰中也具有相當大的戰略意義。軍事機器人按照其軍事用途可以劃分為：地面軍用機器人、水下機器人及空間機器人。目前，空間機器人主要應用于航天宇宙探測，而水下機器人主要應用于深海生物探測和文物打撈等方面。近些年來，軍事機器人的發展空間不斷拓寬，尤其在軍事作戰方面。同時，機器人的功能也趨向于人性化、細致化。例如：波士頓公司研發的BigDog機器人，在實際作戰中可以起到迅速便捷地攜帶運輸武器的作用，而且具有相當的穩定性，在遠距離作戰與復雜地形作戰中，BigDog能夠極大地減輕士兵的負擔。

2 我國機器人發展面臨的難題

近些年來，我國在機器人研發方面的確取得了不小的進展，這點毋庸置疑。但與此同時，機器人產業化的發展也面臨著一系列的問題。

2.1 機器人科研水平較為滯后，核心零部件技術含量低

近十幾年來，我國有關部門過分強調工業機器人的系統研發，而忽視了機器人關鍵技術突破，使得工業機器人某些核心技術仍處于實驗階段，嚴重制約了我國機器人的產業化進程。另外，對核心元件的過分依賴和創新能力的缺乏致使機器人生產的技術含量難以得到質的提升，從而導致工業機器人在諸多技術方面仍然停留在仿制層面。

2.2 市場基本被國外品牌壟斷

我國機器人關鍵元部件依賴進口，特別是在高性能伺服電機和高精密減速器方面的差距尤為明顯，造成國產工業機器人成本居高不下，嚴重制約了機器人產業的成熟與國際競爭力的形成。由于機器人產業科研水平較為滯后，核心零部件技術含量低，我國廠商生產的機器人大多只能用于一般機械加工和裝配等精度要求不高的領域，而在汽車、電子等機器人應用較為成熟的領域，市場基本被國外品牌（如ABB、庫卡、安川等）壟斷。此外，創新能力不足，也制約了機器人市場的擴展。我國工信部發布的《機器人產業發展規劃（2016—2020年）》中明確要求要大力發展機器人關鍵零部件，強化產業創新能力，以提升我國機器人的競爭力，為《中國制造2025》服務。

3 機器人的發展前景展望

目前，我國機器人產業正處于蓬勃發展的狀態，各類機器人正快速發展。工業機器人作為制造業皇冠頂端的明珠，其性能優勢決定了其在工業生產中的優勢地位。近年來，隨著經濟危機陰影的消退，工業機器人的生產需求量不斷上升，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，對勞動力需要不斷提升，會增加對工業機器人的需求；另一方面隨著產品加工精度不斷提高等，也會提升對工業機器人的需求。對于服務機器人，有機構預測未來服務機器人將像家用電器一樣普及，它將大量進入人們的生活，走進千家萬戶[3]。特別是隨著我國人口老齡化加速，未來醫療服務機器人、陪伴機器人等的需要有可能會出現爆炸式增長。憑借其重要的戰略意義，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。軍事機器人本身也將會呈現“兩級分化”的發展趨勢。一方面，為滿足新形勢下急難險重任務的需求，提高工作效率，未來軍事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，未來軍事機器人將越來越小，呈微型化發展。

4 結語

隨著機械和自動化技術的不斷發展，機器人已經深入到了工業、服務業、軍事等多領域當中，但我國機器人的發展受到了科研水平落后、核心零部件技術含量低、國外品牌壟斷市場的制約，還存在很多問題。但在我國對各類機器人巨大需求的推動下，未來機器人在我國將會高速發展，我們也相信我國機器人產業的競爭力一定能夠快速提升，為《中國制造2025》打下堅實的基礎，為“中國夢”的實現做出應有的貢獻。

參考文獻

[1] 李烈.我國工業機器人發展現狀淺談[J].科技致富向導，2011（5）：56-57.

[2] 倪自強，王田苗，劉達.醫療機器人技術發展綜述[J].機械工程學報，2015（13）：45-52.

[3] 王俊卿.服務機器人競爭格局及未來發展趨勢[J].科技傳播，2016（2）：194-196.