“机器人是制造业的皇冠，它的应用、制造是衡量一个国家高端制造的重要标志。”12月11日，在由中国自动化学会、深圳市科学技术协会联合主办的2020国家机器人发展论坛上，中国工程院院士、湖南大学电气与信息工程学院院长王耀南认为，“发展机器人技术和产业已经成为我国重大战略的需求。”
机器人发展阶段
为什么各国要竞相发展机器人?王耀南认为，原因在于国家民生工程的需要。机器人能够辅助人们完成各种危险工作、复杂任务，在大型工程如桥梁建造以及维护、海洋开发、太空探索等中都发挥着重要作用。
王耀南指出，20世纪，机器人进入到智能发展阶段。人类进入现代工业社会后，机器人主要被应用到工业领域，尤其是二战以后日本、美国、德国等国，在劳动力短缺的情况下，工业机器人有了更多的应用空间，所以60年代工业机器人得到大力发展。
今天机器人的应用无处不在，在制造业、物流行业、医疗行业等领域都发挥了重要作用。“从平台建设方面来看，机器人分为工业机器人、飞行机器人、移动机器人、空间机器人、海洋机器人等，这些机器人在智能制造领域应用较多。”王耀南说。
“近十年来中国机器人发展可以分为两个阶段，前5年为产业发展期，如今已经进入到高端发展期。”王耀南预测。
新冠肺炎疫情之后，医疗机器人成为智能机器人的主攻方向之一。“未来，机器人还将在国家重大工程基础设施建造，尤其是将在新基建的建设中发挥重大作用。”王耀南说，比如关于珠穆朗玛峰的科考行动，在恶劣天气下，未来可采用机器人协助考察。
机器人种类及核心技术
王耀南认为，机器人是一个能够自动执行和操作作业的装置，它具备感知功能、规划功能、决策功能、控制功能，能够完成人类难以完成或者重复的劳动，可以在枯燥、危险、恶劣的环境下使用。
那么到底有多少种机器人呢?王耀南指出，从不同角度出发，机器人划分的类型也不一样。如从用途来看，可分为工业机器人、农业机器人、医疗机器人、巡检机器人等;从空间来看，有工业机器人、水下机器人、空间机器人、陆地机器人等。
“不难看出，机器人是一门涵盖了多学科的科学，涉及人工智能、机械工程、控制科学、计算机、电子、材料等多个领域。”王耀南表示，“但不管多么复杂的机器人，实际上它都是一个自动化系统，具备感知系统、决策系统、控制系统以及复杂的本体结构系统这四大核心部分。”
此外，王耀南认为，智能感知、智能协作规划、智能精准控制是智能机器人的几大核心技术。在智能感知方面，如何设计好一个完整的机器人视觉感知，如何打造微传感高智能化的感知感控一体的芯片，是今后要思考的问题;在控制技术方面，柔顺控制、智能控制、协同控制是三个研究热点;要达到精准控制，机器人还要有一双灵巧的手。“机器人作业，用来完成复杂任务，打造灵巧的机器手是一项关键技术。”王耀南说。
机器人需具备五大要素
“现在人人带手机，将来人人会带小型机器人，而要满足这个需求，机器人需具备五大要素。”王耀南说，即具备感知功能、规划功能、决策功能、运动功能、学习功能。
在王耀南看来，“未来真正的机器人要具备情感交互、人机协作功能，并具备学习、语意分析等能力，才可以真正成为智能服务机器人。”
要实现这个目标，我们有大量工作要做，比如把感知能力、记忆能力、学习能力、决策能力加入到机器人的系统中，让机器人具备智能化、自主网络控制系统。
“发展智能机器人，人工智能是关键。人工智能三大核心技术，感知技术、认知技术、行为控制技术是发展智能机器人的主要技术。”王耀南说。
王耀南指出，人工智能怎么和机器人有机结合起来，归纳起来有几个关键点，在感知层面主要涉及语言识别、物理识别;在认知层面主要涉及语意理解、情感分析、决策层具备多模态交互等;在执行层面主要涉及步态控制、步态识别和交互等。
“未来机器人发展一定是网络化、自主化、协作化、灵巧化的。同时，机器人一定是要有一个好的发展规划、创新的环境和下一代机器人的标准和技术。”王耀南说，最关键还要有产业队伍人才，这个人才队伍需要将技工、工程师、科学家融合在一起。
赛迪智库：我国工业机器人发展结构分化趋势明显
根据IFR最新的2020年工业机器人报告显示，2019年我国工业机器人装机量有所回落，但我国依然是全球工业机器人最强劲的市场。
2019年我国工业机器人装机量达到14万台，比上年减少9%，但占全球市场份额保持稳定增长，市场份额保持在1/3左右，我国已连续7年成为全球最大工业机器人消费市场。
此外，我国工业机器人产量自二季度之后恢复较快增长。国家统计局发布的数据显示，2020年1-9月，工业机器人产量累计值16.07万台，累计增长18.2%，比1-6月高出8个百分点。
我国工业机器人发展结构分化趋势明显，表现为三个特点。
01
汽车制造业、电子电气制造业两个最大客户的工业机器人装机量大幅下降，增速分别为-15.5%、-2.8%，已连续两年呈现下降趋势，汽车制造业的工业机器人装机量大幅下降是我国回落的首要原因。
2019年全球汽车制造业工业机器人装机量10.5万台，是全球工业机器人的最大客户，我国汽车制造业工业机器人装机量为3.38万台，占全球汽车制造业装机量的比重为32.2%，我国汽车制造业装机量增速深刻影响全球工业机器人装机量增速，使得全球增速也下挫明显。
02
金属和机械、塑料和化学制品、食品工业等主要客户工业机器人装机量保持平稳增长。
随着近年来我国大力支持企业智能化改造，以及受人力成本上涨等多重因素影响，很多制造企业“机器换人”步伐加快。
2019年塑料和化学制品工业机器人装机量0.61万台，比上年增长28%;金属和机械、食品工业装机量分别为1.52万台、0.25万台，总量上与上年基本持平，与2015年相比，增长超过50%、100%。还有其他以及其他未分类的工业机器人装机量为3.8万台，比上年减少0.64万台，市场规模扩张呈现平稳态势。
03
自主品牌和外资品牌工业机器人装机量增速均为负增长，增速均为-9%左右。
自主品牌面向重点行业客户的装机量保持平稳增长，2019年自主品牌工业机器人装机量为4.1万台，其中，汽车制造业、电子电气、金属和机械、塑料和化学制品、食品工业等装机量分别为0.5、1.3、1、0.36、0.055万台，均为正增长，其他和其他未分类的为0.8万台，比上年减少0.46万台。
外资品牌工业机器人在上述行业装机量表现为全面下降，在汽车制造业的装机量下降幅度最大，2019年在汽车和电子电气两个最大行业装机量增速分别为-16.2%、-3.7%。
从我国工业机器人发展结构变化趋势来看，我国工业机器人市场依然大有可为。
在汽车制造领域，新能源汽车产量以及占比不断提高，对工业机器人的需求还有望保持较平稳的增长;在电子电气行业中，主要领域移动通信手持机5G手机出货量占比不断提高，电子电气行业的工业机器人装机量的需求依然还很大。
我国工业门类齐全，随着我国智能制造进程的不断深入，技术的不断成熟，行业智能化改造的引领示范作用也会逐步凸显，金属和机械、塑料和化学制品、食品工业，以及纺织服装、生物医药等长尾市场还有广阔的市场空间。
还有，目前自主品牌市场份额还较小，特别是在汽车制造这个高端领域依然被外资品牌牢牢把控，自主品牌在汽车制造领域的装机量只有12.3%，外资品牌则近30%。在以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局下，自主品牌在核心零部件攻关、成套装备以及系统解决方案上都将发力，自主品牌工业机器人在高端制造领域的国产替代能力将会不断增强。
最后，人工智能、传感器等技术与机器人技术不断融合，大力推动人类与机器协作的普及率，协作机器人的规模增速将会迎来爆发性增长，应用范围也会越来越广。
比如，以传感器为核心的机器视觉赋能传统工业机器人，有效综合人类与机器的优势，实现人机协作、人机共存，从而满足部分自动化应用需求需要高度柔性化、个性化的需求。
IFR的报告也显示，全球协作机器人的装机量在2019年增长了11%，这一动态表现与传统工业机器人的整体趋势形成了鲜明对比，虽然协作机器人装机量份额占比只有4.8%，但这为工业机器人开辟了新的市场机遇。
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