机器人的发展现状及前景展望

苏尚任

摘 要：随着科学技术的发展，机器人已经从小说和电影中逐渐走进我们的日常生活、工业农业生产以及医疗服务、国防事业等。该文对工业机器人、服务机器人以及军事机器人目前的发展现状进行了综述，并阐述了我国机器人产业发展面临的难题，如机器人科研水平较为滞后，核心零部件技术含量低，市場基本被国外品牌垄断，并对未来机器人的发展前景进行了展望。

关键词：机器人 发展现状 前景展望

中图分类号：TP24 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）09（a）-0051-03

机器人，简单地讲，就是可以自动执行工作的机器。而“自动执行”这一特点，向来是备受人们青睐的。从遥远的古代，人们便憧憬着制造一种可以“自动执行工作”的机器，以减轻人们在生产生活中的劳动负担。而经历了近百年的发展，机器人的研究不仅在“自动化”方面取得了很大的成就，其在“智能化”方面也已达到了较高的水平。也正是因为机器人具有这两种特点，其在现代生产生活中的作用越来越重要。

习近平总书记在两院院士大会中曾提到，“机器人是‘制造业皇冠顶端的明珠”。近年来，机器人行业的快速发展不仅创造了巨大的经济价值，也提高了人们的生活质量，促进着人类社会的发展。目前，在机械加工与电子电气等行业生产中，工业机器人的批量使用，使生产流程工序自动化、简洁化，显著降低了生产成本，提高了生产利润。同时，作为智能制造的主力军，工业机器人不断从汽车制造领域向机械、建材、物流、食品乃至航空、航天、船舶制造等领域渗透，带动相关产业的发展。国际机器人联合会（IFR）曾预测：“机器人革命”将创造数万亿美元的市场，从而带动与机器人相关的新材料功能模块、感知获取与识别、智能控制与导航等关键技术与市场快速发展。此外，机器人在医疗、餐饮服务等方面的应用，也提高了人们的生活质量，便捷了人们日常的生产生活。在我国人口红利减弱的背景下，随着产业转型升级的不断深入，机器人应用范围越来越广，我国机器人产业将迎来战略发展黄金期。该文主要对我国机器人产业发展现状做简要分析，浅谈机器人产业发展面临的难题，并展望机器人的发展前景。

1 机器人的发展现状

随着机器人行业的不断发展，机器人在现代生产生活中的应用领域不断扩宽，其种类也日益增多。根据不同的分类方法，可以对机器人进行不同的分类，如，根据其功能可以分为操作机器人、移动机器人、信息机器人、人机机器人。按照用途机器人可分为工业机器人、农业机器人、服务机器人、军用机器人四大类。该文将农业机器人也归为服务机器人范畴，对我国工业机器人、服务机器人以及军事机器人的发展现状作简要阐述。

1.1 工业机器人

工业机器人是集机械、电子、人工智能等学科于一体的现代制造中重要的自动化设备[1]。凭借着其优越的智能化与自动化性能，工业机器人在现代制造业中发挥着巨大的作用。经历了50多年的发展，工业机器人的技术水平迅速提升，应用领域不断扩宽。到目前为止，工业机器人已广泛应用于汽车制造行业、机械加工行业、电子电气行业、食品工业与材料工业等行业。在上述行业中，又数汽车制造业的应用最为广泛。2013年，约69 200台新机器人应用在机车制造业上，其数量占到了市场总份额的49.3%。除此之外，随着工业机器人的智能化与自动化水平的不断提升，其应用范围不断扩大到包括核能、航天、生化等高科技领域在内的诸多领域，在现代制造业中发挥着越来越重要的作用。工业机器人的广泛使用一方面给相关企业创造了巨大的利润，促进了生产技术的革新与企业转型，带动了相关行业的发展；另一方面，工业机器人本身的性能也在不断地应用于改进中得到了提升，工业机器人在制造行业的应用范围也因此而大大扩宽。据统计，2014年中国的工业机器人销量达到57 096台，年增长率超过50%。未来，在世界范围内，特别是我国，机器人的销量都会保持一个快速的增长。

1.2 服务机器人

服务机器人，通俗地讲就是服务于人们日常生活的机器人。这种服务可以是半自主的，亦可以是完全自主的。与模板化的工业生产机器人不同，服务型机器人更加趋向于智能化，也因而具有更强的交互能力。服务机器人按照其用途，大致可以分为农业机器人、娱乐机器人、医疗机器人、保洁机器人等。农业机器人是一种以农产品为操作对象、兼有人类部分信息感知和四肢行动功能、可重复编程的柔性自动化或半自动化设备。它能减轻劳动强度，解决劳动力不足，提高劳动生产率和作业质量，防止农药、化肥等对人体的伤害。目前已有的如嫁接机器人、挤奶机器人、剪羊毛机器人等。由于我国农业主要以小农户经营生产，因此我国农业机器人发展较慢。在众多的应用领域当中，医疗机器人的发展应用给人们生活带来的便利可谓是最为巨大的。医疗机器人经历了几十年的发展，到目前为止已经有了较为细致的分支和应用。就商业化的医疗机器人系统而言，机器人大致可分为神经外科机器人，骨科机器人，腹腔镜机器人，血管介入机器人，假肢、外骨骼机器人，辅助、康复机器人，医院服务机器人和胶囊机器人等种类[2]。在每一个分类领域中，医疗机器人又有它们各自的特点与发展趋势，比如，神经外科机器人的操作运行具有较高的精确度，而外骨骼机器人的发展趋向于功能的丰富化。医疗机器人作为服务型机器人的一个典型分支，很好地展示了当下服务型机器人发展的趋势和特点。当前服务机器人的关键技术主要包括移动结构设计、定位与导航技术、路径规划、人机交互与控制策略等。这些技术在不同的研究领域占有着不同的地位。比如，在餐饮等与日常生活密切相关的领域中，人机交互功能作为人机交流的桥梁，发挥着不可替代的作用；又如，在导游应用方面，机器人的定位与导航技术的研发工作直接关乎到导航的精确度与快捷程度。未来的服务机器人将更加智能化，功能也将更加丰富，将更好地为人类服务。

1.3 军事机器人

军事机器人是一种用于完成以往由战斗人员承担的军事任务的自主机器人或机械电子遥控装置，是机器人极为重要的一个分支。一方面，介于其优秀的侦查探测性能，军事机器人被广泛应用于未知空间探索、深海打捞与排雷防爆等诸多方面；另一方面，由于军用机器人在实地作战中具有突出的智能优势和全天候的作战能力，其在作战中也具有相当大的战略意义。军事机器人按照其军事用途可以划分为：地面军用机器人、水下机器人及空间机器人。目前，空间机器人主要应用于航天宇宙探测，而水下机器人主要应用于深海生物探测和文物打捞等方面。近些年来，军事机器人的发展空间不断拓宽，尤其在军事作战方面。同时，机器人的功能也趋向于人性化、细致化。例如：波士顿公司研发的BigDog机器人，在实际作战中可以起到迅速便捷地携带运输武器的作用，而且具有相当的稳定性，在远距离作战与复杂地形作战中，BigDog能够极大地减轻士兵的负担。

2 我国机器人发展面临的难题

近些年来，我国在机器人研发方面的确取得了不小的进展，这点毋庸置疑。但与此同时，机器人产业化的發展也面临着一系列的问题。

2.1 机器人科研水平较为滞后，核心零部件技术含量低

近十几年来，我国有关部门过分强调工业机器人的系统研发，而忽视了机器人关键技术突破，使得工业机器人某些核心技术仍处于实验阶段，严重制约了我国机器人的产业化进程。另外，对核心元件的过分依赖和创新能力的缺乏致使机器人生产的技术含量难以得到质的提升，从而导致工业机器人在诸多技术方面仍然停留在仿制层面。

2.2 市场基本被国外品牌垄断

我国机器人关键元部件依赖进口，特别是在高性能伺服电机和高精密减速器方面的差距尤为明显，造成国产工业机器人成本居高不下，严重制约了机器人产业的成熟与国际竞争力的形成。由于机器人产业科研水平较为滞后，核心零部件技术含量低，我国厂商生产的机器人大多只能用于一般机械加工和装配等精度要求不高的领域，而在汽车、电子等机器人应用较为成熟的领域，市场基本被国外品牌（如ABB、库卡、安川等）垄断。此外，创新能力不足，也制约了机器人市场的扩展。我国工信部发布的《机器人产业发展规划（2016—2020年）》中明确要求要大力发展机器人关键零部件，强化产业创新能力，以提升我国机器人的竞争力，为《中国制造2025》服务。

3 机器人的发展前景展望

目前，我国机器人产业正处于蓬勃发展的状态，各类机器人正快速发展。工业机器人作为制造业皇冠顶端的明珠，其性能优势决定了其在工业生产中的优势地位。近年来，随着经济危机阴影的消退，工业机器人的生产需求量不断上升，市场销量也保持快速增长。未来，一方面由于我国劳动力人口不断减少，对劳动力需要不断提升，会增加对工业机器人的需求；另一方面随着产品加工精度不断提高等，也会提升对工业机器人的需求。对于服务机器人，有机构预测未来服务机器人将像家用电器一样普及，它将大量进入人们的生活，走进千家万户[3]。特别是随着我国人口老龄化加速，未来医疗服务机器人、陪伴机器人等的需要有可能会出现爆炸式增长。凭借其重要的战略意义，未来军事机器人也将越来越受到重视，其智能化将会越来越高。军事机器人本身也将会呈现“两级分化”的发展趋势。一方面，为满足新形势下急难险重任务的需求，提高工作效率，未来军事机器人将越来越偏向大型化；另一方面，为提高隐蔽性，方便士兵携带，未来军事机器人将越来越小，呈微型化发展。

4 结语

随着机械和自动化技术的不断发展，机器人已经深入到了工业、服务业、军事等多领域当中，但我国机器人的发展受到了科研水平落后、核心零部件技术含量低、国外品牌垄断市场的制约，还存在很多问题。但在我国对各类机器人巨大需求的推动下，未来机器人在我国将会高速发展，我们也相信我国机器人产业的竞争力一定能够快速提升，为《中国制造2025》打下坚实的基础，为“中国梦”的实现做出应有的贡献。

参考文献

[1] 李烈.我国工业机器人发展现状浅谈[J].科技致富向导，2011（5）：56-57.

[2] 倪自强，王田苗，刘达.医疗机器人技术发展综述[J].机械工程学报，2015（13）：45-52.

[3] 王俊卿.服务机器人竞争格局及未来发展趋势[J].科技传播，2016（2）：194-196.