我國機器人發展突破核心技術是關鍵
“機器人是‘製造業皇冠頂端的明珠’，其研發、製造、應用是衡量一個國家科技創新和高階製造業水平的重要標誌。”這是2014年6月9日，習近平總書記在兩院院士大會報告中對機器人的高度概括。進入21世紀以來，全球製造業正在向自動化、整合化、智慧化和綠色化方向發展，作為智慧製造的主力軍，機器人技術成為“第四次工業革命”的一個重要組成部分，正改變著全球製造業格局，帶來了一場全新的技術革命。
機器人發展新機遇
2016年，由工信部、國家發改委和財政部共同印發的《機器人產業發展規劃(2016～2020年)》中要求，經過五年的努力，要形成較為完善的機器人產業體系。在今年的機器人大會上，劉鶴副總理在致辭中指出，近年來全球機器人產業年均增長速度始終保持在15%以上，具有成為新增長點的潛力。有關機器人產業發展的檔案陸續出臺，讓人們意識到我國機器人產業現正處於蓬勃發展的時期。
據《中國機器人產業發展報告(2018)》顯示，我國工業機器人市場發展較快，約佔全球市場份額三分之一，是全球第一大工業機器人應用市場。據統計，2017年我國工業機器人銷量達13.8萬臺，同比增長30%，預計2018年銷量將超過15萬臺，市場規模將達到62.3億美元。到2020年，國內市場規模將進一步擴大到93.5億美元。
除此之外，我國服務機器人的市場規模快速擴大，成為機器人市場應用中頗具亮點的領域。2018年，我國服務機器人市場規模有望達到18.4億美元，同比增長約43.9%，高於全球服務機器人市場增速。到2020年，隨著停車機器人、超市機器人等新興應用場景機器人的快速發展，我國服務機器人市場規模有望突破40億美元。
當前，我國特種機器人市場保持較快發展，各種型別產品不斷出現，在應對地震、洪澇災害和極端天氣，以及礦難、火災、安防等公共安全事件中，對特種機器人有著突出的需求。2018年，我國特種機器人市場規模預計將達6.7億美元，增速達到23.3%，高於全球水平。其中，軍事應用機器人、極限作業機器人和應急救援機器人市場規模，預計分別為4.7億美元、1.5億美元和0.5億美元，極限作業機器人是增速最快的領域。隨著我國企業對安全生產意識的進一步提升，將逐步使用特種機器人替代人在危險場所和危害環境中進行作業。到2020年，特種機器人的國內市場需求規模有望達到10.7億美元。
經過近40年的發展，我國機器人技術在基礎研究、產品研製、製造水平等方面均實現了突破與跨越，但與發達國家的差距仍然存在。只有我們不懈努力、奮起直追，中國機器人一定會在世界機器人的舞臺上綻放中國製造的魅力。
我國機器人產業的短板
隨著我國機器人市場的日臻成熟，我國關鍵技術突破與多元化應用取得積極進展，但不可否認的是，國產機器人的市場競爭能力依然不強，我國機器人行業要補齊短板，爬上價值鏈上游，核心技術仍是關鍵。
如今圍繞著大資料，物聯網，人工智慧等新興技術的創新運用，機器人產業這顆“製造業皇冠上的明珠”正處在科技突破和產業變革的前沿，正在成為中國經濟新常態下的新動能。據《2018年中國機器人產業發展報告》顯示，我國機器人市場進入高速增長期，2018年，我國機器人市場規模預計達到87.4億美元，2013～2018年的平均增長率達到29.7%。但是在巨大是的市場體量下，我國工業機器人市場70%是國外品牌，這表明了“我國自主品牌產品的效能和重點行業領域中高階的應用需求矛盾依然存在”，國產機器人在高階應用領域缺位。
“中國從2013年開始成為全球最大的機器人市場，去年又創造了歷史的雙新高：一個是市場的容量創出了新的高度，超過了14萬臺。另一個是整個增速創出了整個中國機器人近幾年發展最高的速度，平均增速已經達到了接近60%。”新鬆機器人自動化股份有限公司創始人、總裁曲道奎表示，2017年多關節機器人大量增速驅動了中國機器人市場的快速發展，而多關節機器人因為需要控制的複雜度和精確度算是機器人領域的高階，在我國以SCARA機器人和多關節機器人外資品牌依然占主導地位，幾乎佔到80%以上。
“中國供應商面臨的挑戰就是如何能夠去做那些更為複雜的機器人”，肯錫全球資深董事合夥人、麥肯錫亞洲運營諮詢業務及物聯網負責人KarelEloot表示，中國關於機器人的智慧財產權比較缺乏，目前中國只持有不到1%的工業機器人專利，在低端市場中國的份額相對比較多一些。中國目前有800多家機器人公司，但大多數公司的重點都是做系統整合的，沒有自己的產品原型，也沒有非常複雜的產品解決方案。
突破核心技術是關鍵點
雖然我國自主品牌機器人在高階應用領域競爭能力較小，但是隨著國產工業機器人應用的行業在繼續擴大，應用範圍越來越廣，滲透率越來越高，我國在一些關鍵技術突破與多元化應用取得積極進展。《2018年中國機器人產業發展報告》顯示，國產工業機器人正逐步獲得市場認可。目前，我國已將突破機器人關鍵核心技術作為科技發展重要戰略，在工業機器人方面，國內廠商攻克了減速機、伺服控制、伺服電機等關鍵核心零部件領域的部分難題，核心零部件國產化的趨勢逐漸顯現。應用快速拓展至塑料、橡膠、食品等細分行業，繼汽車和電子之後，五金衛浴、傢俱家電也成為了國內工業機器人的主要應用領域;在服務機器人方面，智慧化相關技術與國際領先水平基本並跑，我國在人工智慧領域技術創新不斷加快，中國專利申請數量與美國處於同等數量級，特別是計算機視覺和智慧語音等應用層專利數量快速增長，催生出一批創新創業型企業。在特種機器人方面，政策引導帶動特種機器人技術水平不斷進步，特種無人機、水下機器人等產品研製取得新進展。目前，在特種機器人領域，我國已初步形成了特種無人機、水下機器人、搜救/排爆機器人等系列產品，並在一些領域形成優勢。
面對“卡脖子”的核心技術，《2018年中國機器人產業發展報告》指出，我國工業機器人研發仍以突破機器人關鍵核心技術為首要目標，政產學研用通力配合，初步實現了控制器的國產化。
突破核心技術需專注
哈爾濱工業大學機器人研究所所長、國家智慧機器人重點專項總體專家組組長趙傑表示，核心零部件只是機器人的核心技術之一，核心技術是機器人技術和產業發展是一項系統性的工程，從基礎前沿技術、共性關鍵技術、核心部件、核心軟體、核心器件，到工業機器人和應用工藝系統解決方案等等多個方面。突破核心技術必須進行全面的突破，而且需要協同發展，這樣才能推動我國工業機器人和整個機器人產業的快速發展。他指出，未來我們要從市場驅動向技術驅動轉型，需要走出這種低水平重複的局面向中高階市場邁進。
“無論多大的公司、多厲害的產品，一旦失去了創新，引領作用被替代，競爭者就可以順勢切入。現在我們很多的產品都處在低水平重複的階段，很大的問題就在於我們的創新能力還有待解決。”趙傑補充道。
同時，他還提到企業需要靜心、專注的突破核心科技。他說：“機器人是多學科整合技術，無論企業做得多大也很難把所有的事情全做完或者全包在自己手裡。我們真正需要的是在某個單項領域當中能夠做到最好。數十年磨一劍，專注於細分領域，如果每個細分領域都做好，整個國產機器人也就會得到非常好的發展。”
未來10年是發展的視窗期
自1962年世界上第一臺工業機器人上線以來，經過半個多世紀的發展，機器人技術快速演進，在物聯網、大資料、雲端計算、認知科學等領域的深度融合和推動下，不斷形成新的發展形態，智慧化的發展方向日益凸顯，有望成為新一輪產業變革的先鋒力量，引發人類生產生活方式的重大變革。
國際機器人聯合會(IFR)預測：“機器人革命”將創造數萬億美元市場，從而帶動與機器人相關的新材料功能模組、感知獲取與識別、智慧控制與導航等關鍵技術與市場快速發展。
國際資料公司(IDC)和中國信通院聯合釋出的《人工智慧時代的機器人3.0新生態》報告提到，伴隨著感知、計算和控制等技術的迭代升級和影象識別、自然語音處理、深度認知學習等數字技術在機器人領域的深入應用，將對機器人行業產生深遠影響，加速機器人行業智慧化的發展。新鬆機器人自動化股份有限公司創始人、總裁曲道奎表示，過去的工業機器人主要的技術構成是機械、電子、軟體和控制;現在機器人已經與大資料、人工智慧、物聯網、雲端計算完全融合在了一起，形成了一個新的生態系統，這也是機器人最大的變化。只有通過這種技術的變化和突破，機器人才會擁有更高的效能、功能、智慧和廣闊的發展空間。
“機器人，除了它的硬體，外觀形象和運動之外，非常重要的就是後臺的理解、預測、決策以及前端互動能力。”科大訊飛股份有限公司董事長劉慶峰介紹說。AI技術可以看作是機器人後臺的核心演算法。在工業製造方面，AI技術能夠促進人與機器人的合作，讓人機協作更加智慧。世界工程組織聯合會候任主席、中國新一代人工智慧戰略研究院院長龔克講到，“目前人工智慧在新一輪的科技和工業革命當中扮演著非常突出的角色，人工智慧、大資料、物聯網、網際網路、雲端計算等相互結合、相互賦能，正在推動這個時代形成新的生產力，進入嶄新的發展階段”。
專家指出，抓住未來10年智慧社會發展的視窗期，加速換擋，在這一輪深刻調整產業結構中，向新的發展平臺躍遷，實現新驅動發展，為實現中華民族偉大復興中國夢提供強大動力。
相關報道
世界機器人的演變
機器人一詞出現的時間並不太長。在我國，機器人最早是以機械裝置或自動人偶的形式出現的。在西方，機器人最早開始被稱為自動機或自行控制機器。
20世紀中期，大規模生產的迫切需求推動了自動化技術發展，使得數控機床應運而生。對數控機床的控制系統、伺服系統、減速器等關鍵零部件深入開發為機器人研發奠定了堅實的基礎。同時，為配合原子能實驗室在核輻射環境下對放射性物質處理，美國原子能委員會的阿爾貢研究所開發的遙控機械手和主從機械手，形成了第一代機器人雛形。
1954年，美國人喬治·沃爾德製造出世界上第一臺可程式設計的機器人。這種機械手能夠按照不同的程式從事不同的工作，具有通用性和靈活性，由此第二代機器人登上歷史舞臺。在這個時期，沃爾德與“工業機器人之父”的美國發明家約瑟夫·英格伯格聯手製造出第一臺工業機器人Unimate，成立了世界第一家機器人制造工廠。到了1962年，美國AMF公司生產出機器人VERSTRAN。它與Unimate一樣成為真正商業化的工業機器人，出口各國，掀起全世界對機器人研究的熱潮。
1968年，美國斯坦福研究所公佈他們研發成功的機器人Shakey。Shakey具備一定的人工智慧，能夠自主進行感知、環境建模、行為規劃並執行任務，可以算是世界第一臺智慧機器人，拉開了第三代機器人的序幕。
進入21世紀，全球機器人技術與產業發展進入新階段。人工智慧、仿生、柔性材料等技術被廣泛應用於各類機器人，第三代機器人即智慧機器人迎來蓬勃發展期。2000年，日本本田技研的仿人機器人阿西莫問世。2001年1月，瑞典家電廠商伊萊克斯向市場推出全球首款掃地機器人“三葉蟲”。2005年，波士頓動力公司在美國國防部高階研究計劃局的資助下，研製出利用自動機械幫助美軍在惡劣地況下運載物資的四足機器人“大狗”。2013年7月，波士頓動力公司又向外界公佈其研製的身高1.8米雙足搶險救災機器人“阿特拉斯”。
我國機器人的崛起
我國對機器人的相關研究比國外晚了近三十年。從20世紀70年代後期到1985年前，國內先後有大大小小200多個單位自發進行機器人研究與開發，雖然沒有機器人產品出現，但為我國機器人技術的發展奠定了基礎。
1986年，國家“七五”科技攻關計劃將工業機器人技術列為第72項攻關課題，開始組織研究機器人基礎理論、關鍵元器件及整機產品，撥款在瀋陽建立了全國第一個機器人研究示範中心。1986年年底開始實施的國家863計劃，在自動化領域成立了專家委員會，其下設立了CIMS和智慧機器人兩個主題組。這兩個計劃的實施，使我國機器人產業從自發、分散、低水平重複的起步狀態，進入了有組織、有計劃的規劃發展階段。
經過1986～2000年國家863計劃的實施，我國在機器人技術與自動化工藝裝備等方面取得了突破性進展，縮短了同發達國家之間的差距。1988年2月，國防科技大學研製成功六關節平面運動型雙足步行機器人，1990年研製成功十關節、十二關節空間運動型機器人系統。1994年，中科院瀋陽自動化所等單位研製成功我國第一臺無纜水下機器人“探索者”。1996年，上海交通大學在國內最先研製成功四足仿生機器人“JTUWM-Ⅲ”。1998年，上海未來夥伴機器人有限公司推出我國第一臺教育機器人“AS-MⅡ”。2000年11月，國防科技大學研製成功我國第一臺真正意義上的仿人機器人“先行者”。
進入21世紀，我國在仿生機器人、搶險救災機器人，水下機器人、空間機器人等領域取得技術突破，在醫療機器人、民用無人機、家庭服務機器人、教育機器人等領域實現了產業化，在工業機器人領域形成了完整的產業鏈，應用範圍不斷擴大。
2001年，蘇州科沃斯電器有限公司研發成功國內首臺可自動行走的吸塵器機器人“地寶”，並基本與國際類似產品同步上市。2004年6月，重慶金山科技(集團)有限公司研製成功OMOM膠囊內鏡，成為全球第二家、中國第一家研製出膠囊內鏡的企業。2008年11月，塔米智慧科技(北京)有限公司推出國內首家家用網路智慧機器人“塔米(Tami)”。2010年，北京天智航醫療科技股份有限公司研製的模組化創傷骨科機器人獲得我國第一個醫療機器人Ⅲ類(最高等級)器械註冊證，成為繼美國Com-puter Motion公司和Intuitive Surgical Sys-tem公司、瑞典MedicalRobotics公司和以色列Mazor公司之後，全球第五家獲得醫療機器人註冊許可證的公司。2014年3月，由天津大學等單位聯合研製的“妙手S”機器人首次用於臨床，成功為3位患者進行了胃穿孔修補術和闌尾切除術。