機(jī)器人遇到的重大挑戰(zhàn)
機(jī)器人是20世紀(jì)最重要的發(fā)明之一，現(xiàn)在機(jī)器人已成為世界各國爭相發(fā)展的戰(zhàn)略性高新技術(shù)，因為機(jī)器人將會改變我們的制造模式，將會改變我們的生活方式。
現(xiàn)在，機(jī)器人遇到了一個重大挑戰(zhàn)，這里用機(jī)器人與市場來說明這個問題——機(jī)器人發(fā)展了半個多世紀(jì)，目前的全球保有量才不到200萬臺，實際上機(jī)器人的替代率可以忽略不計。全球平均來看99.38％還是人來作業(yè)，在中國99.7％還是人來作業(yè)。作為一個產(chǎn)業(yè)，這么小的規(guī)模幾乎可以忽略不計。汽車的全球年產(chǎn)量將近一個億，PC、家電更是幾個億。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和它的名氣差距之大，令人驚訝。
從2009年開始，機(jī)器人進(jìn)入了一個快速發(fā)展時期，全球的年均增長率接近30％，中國接近60％。從2013年開始，中國成為全球最大的機(jī)器人市場，我們預(yù)計未來10年到15年，中國會繼續(xù)保持全球最大機(jī)器人市場的地位。目前全球平均的機(jī)器人密度是0.62％，中國只有0.3％，發(fā)展?jié)摿薮蟆?br />
機(jī)器人技術(shù)這么重要，而市場表現(xiàn)卻不理想。之所以如此，很重要的原因是機(jī)器人技術(shù)嚴(yán)重滯后，產(chǎn)品的功能和性能不能滿足制造業(yè)的剛性需求。
首先，目前的工業(yè)機(jī)器人缺少感知系統(tǒng)，包括視覺、聽覺等感知系統(tǒng)。第二，機(jī)器人靈巧性不夠，工業(yè)中大量的工作靠的是人的靈巧性，機(jī)器人不具備。機(jī)器人既沒有感知系統(tǒng)，又沒有靈巧的操作系統(tǒng)，按照人的標(biāo)準(zhǔn)來看，機(jī)器人是嚴(yán)重殘缺的人類，基本會被排除在就業(yè)范圍之外。這就是機(jī)器人技術(shù)的現(xiàn)狀。在這種技術(shù)水平下，機(jī)器人能做的，只能是一些程序化、規(guī)定性的工作。需要靈巧性的工作機(jī)器人做不了，工作內(nèi)容不一致、規(guī)范性不強(qiáng)的工作機(jī)器人做不了。所以在耗費(fèi)大量勞動力的行業(yè)，機(jī)器人幾乎全部無能為力。
機(jī)器人還存在安全問題，機(jī)器人和人類現(xiàn)在還不能協(xié)同工作，安全性的限制又把很大一部分工作排除在外。
除了制造業(yè)，在生活領(lǐng)域，比如養(yǎng)老、助殘、醫(yī)療等領(lǐng)域，由于上述技術(shù)缺陷，機(jī)器人目前也是無能為力的。
因此，機(jī)器人的應(yīng)用只是局限在制造業(yè)里很窄的一部分，這就是為什么機(jī)器人發(fā)展了半個多世紀(jì)，全球保有量還不到200萬臺，一年新增的量只有20萬臺左右的原因。
機(jī)器人技術(shù)的突破方向
首先，機(jī)器人的作業(yè)能力，靈活性、靈巧性要加強(qiáng)，機(jī)器人自主決策的能力要增加。機(jī)器人的交互能力不能像過去靠編程和人工鍵盤來實現(xiàn)，而是需要更直接的交互方式，這樣才能解決機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下作業(yè)的問題。解決機(jī)器人和人的共融性問題，解決作業(yè)決策相關(guān)的機(jī)器人自主技術(shù)問題，解決機(jī)器人交互能力問題。這幾個技術(shù)突破之后，機(jī)器人才會擺脫現(xiàn)在只在機(jī)械設(shè)備專業(yè)應(yīng)用的狹窄領(lǐng)域使用的現(xiàn)狀。
機(jī)器人智能技術(shù)的發(fā)展要經(jīng)歷三個階段，第一階段是計算智能，現(xiàn)在的機(jī)器人主要在這個階段，以編程、微機(jī)計算為主。第二階段要進(jìn)入感知智能，通過各種傳感技術(shù)的應(yīng)用，提高機(jī)器人對外部可變環(huán)境的適應(yīng)性。第三階段要進(jìn)入認(rèn)知智能，這個時間可能比較長遠(yuǎn)。
在三個階段中，機(jī)器人當(dāng)下的重點(diǎn)突破是感知智能。
機(jī)器人有兩大屬性，第一個屬性是機(jī)械屬性，機(jī)器人迄今重點(diǎn)發(fā)展的就是這個屬性。第二個屬性是人的智能屬性。今天，機(jī)器人正處在由機(jī)器向人的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，也就是智能提升的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)上。
中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
中國是全球最大的機(jī)器人市場，中國的機(jī)器人公司現(xiàn)在接近上千家，有一定影響力的機(jī)器人公司有七八百家，短短三到五年時間里幾乎是爆發(fā)式增長。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計了一個數(shù)據(jù)，2013年到2014年，國外公司的機(jī)器人在中國市場從2.7萬臺增長到4萬臺，增長47％；國產(chǎn)機(jī)器人從9600臺增長到1.7萬臺，增長77％，其中有5000臺是當(dāng)年新出現(xiàn)的公司生產(chǎn)的。
數(shù)量上去了，速度上去了，我們的質(zhì)量又怎么樣呢？第一，復(fù)雜程度上，多關(guān)節(jié)機(jī)器人，國外公司占了90％；第二，機(jī)器人作業(yè)難度上，這主要體現(xiàn)在焊接領(lǐng)域，該領(lǐng)域國外機(jī)器人占84％；第三，行業(yè)應(yīng)用上，機(jī)器人的高端應(yīng)用集中在汽車行業(yè)，該行業(yè)使用的機(jī)器人國外公司占90％。
中國機(jī)器人種類主要是DELTA和SCADA這類低端機(jī)器人，典型作業(yè)是搬運(yùn)、碼垛等，應(yīng)用領(lǐng)域多在家電、基礎(chǔ)制造領(lǐng)域。簡言之，中國機(jī)器人在技術(shù)層面、作業(yè)層面、應(yīng)用行業(yè)層面都處于劣勢地位，主導(dǎo)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的是國外公司。
從機(jī)器人技術(shù)來講，核心技術(shù)包括設(shè)計技術(shù)、編程技術(shù)、控制技術(shù)和應(yīng)用作業(yè)技術(shù)；關(guān)鍵部件主要是伺服系統(tǒng)、高精度減速器，包括視覺、力、激光、編碼器等的感知系統(tǒng)。這些技術(shù)的集成，構(gòu)成了機(jī)器人的操作系統(tǒng)。
中國大部分企業(yè)在核心技術(shù)、核心部件、感知系統(tǒng)、關(guān)鍵應(yīng)用工藝上都是欠缺的，雖然我們的產(chǎn)品、市場發(fā)展起來了，但是核心技術(shù)、核心部件上，中國存在空心化的風(fēng)險。
技術(shù)的空心化又導(dǎo)致另外兩個風(fēng)險：應(yīng)用的低端化，市場的邊緣化。這就是中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的“三化”風(fēng)險。
目前中國機(jī)器人的開發(fā)區(qū)、產(chǎn)業(yè)園有30多個，有60多家主要機(jī)器人企業(yè)，有機(jī)器人概念的上市企業(yè)超過百家。中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的規(guī)模已經(jīng)起來了，現(xiàn)在需要做的是提升技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量、市場應(yīng)用檔次，這是中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)最重要的任務(wù)。
中國一定要培育出具有國際競爭力的企業(yè)，沒有國際級的龍頭企業(yè)，不可能在國際競爭中占據(jù)優(yōu)勢；中國政府應(yīng)該打造機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的相關(guān)平臺，包括研究開發(fā)平臺、檢驗檢測平臺、標(biāo)準(zhǔn)平臺等發(fā)展所需的支撐平臺。
機(jī)器人的重新定義
工業(yè)4.0讓許多產(chǎn)品都重新定義。雖然產(chǎn)品的名字沒有改變，但是產(chǎn)品內(nèi)涵發(fā)生了翻天覆地的變化，對機(jī)器人來講也不例外。
和工業(yè)4.0相伴生的有一個M2.0（機(jī)器2.0），或者叫第二次機(jī)器革命，第二次機(jī)器革命中的典型代表就是新一代機(jī)器人，這也是第四次工業(yè)革命的支撐，它必須滿足物物相連、物物相通，滿足數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、云的新要求。這就要求機(jī)器人要有革命性的變化。
現(xiàn)在智能制造的時代已經(jīng)來臨，美國的物聯(lián)網(wǎng)、歐洲的工業(yè)4.0、中國的制造業(yè)2025，這一切都標(biāo)志著全球進(jìn)入了新的發(fā)展階段，其核心是智能化升級。在智能制造的大范疇下，需求模式也發(fā)生了變革。為了支撐智能制造，我們需要智能設(shè)備，同時我們的設(shè)計手段、管理手段要完全的數(shù)字化、智能化。
這是一個系統(tǒng)變革的時代，新工業(yè)革命的驅(qū)動要素是什么？
首先是技術(shù)驅(qū)動。其中包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能傳感、大數(shù)據(jù)、新材料等。
第二是市場引導(dǎo)。產(chǎn)能過剩、定制化、個性化的需求、產(chǎn)品生命周期的縮短，這一切都需要有新的制造模式來支撐，傳統(tǒng)的大批量制造模式在新的市場環(huán)境下已經(jīng)無法滿足客戶需求了。
第三是社會倒逼。無論是環(huán)境還是勞動力成本等因素，都倒逼我們進(jìn)入新的制造模式。
到這個階段，機(jī)器人的定義完全變化了。傳統(tǒng)機(jī)器人的定義是：可編程的、多功能的、具有多種自由度的靈活性高端設(shè)備。但是新一代機(jī)器人將完全擺脫設(shè)備屬性，成為人類真正的伙伴。無論是制造業(yè)、日常生活、特殊領(lǐng)域，新一代機(jī)器人與傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人相比，在內(nèi)涵、功能上都會發(fā)生翻天覆地的變化。
首先，在應(yīng)用領(lǐng)域上，制造業(yè)只是應(yīng)用領(lǐng)域之一，醫(yī)療、國防安全、服務(wù)與生活領(lǐng)域，將是新的機(jī)器人更大的空間。
世界各國都把新的機(jī)器人作為國家的發(fā)展戰(zhàn)略。從技術(shù)層面，機(jī)器人是多種高新技術(shù)的綜合集成，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展幾乎代表了一個國家的技術(shù)實力。
第二，機(jī)器人市場是一個有幾萬億美元的大市場。
第三，機(jī)器人是支撐技術(shù)，它對制造業(yè)、國防安全、日常生活有支撐作用，這是機(jī)器人和其他技術(shù)的一大區(qū)別。
第四，機(jī)器人的持續(xù)性，任何一個產(chǎn)品都有發(fā)展周期，但是機(jī)器人會隨著人類社會的發(fā)展而持續(xù)發(fā)展，這個產(chǎn)業(yè)沒有終點(diǎn)。
機(jī)器人新的定義或者是重新定義，開辟了機(jī)器人發(fā)展新的時代，傳統(tǒng)的機(jī)器人我們認(rèn)為從技術(shù)層面已經(jīng)走到盡頭，但是機(jī)器人的產(chǎn)品還會持續(xù)十年、十五年，因為中國產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與國際發(fā)展相比，具有一定的錯位和滯后性。另外機(jī)器人現(xiàn)在已經(jīng)不單單是在制造業(yè)，已經(jīng)進(jìn)入人類生活的各個領(lǐng)域，剛才我們看了各種各樣的機(jī)器人已經(jīng)都全面走向市場。
更關(guān)鍵的一點(diǎn)，現(xiàn)在傳統(tǒng)的機(jī)器人已經(jīng)進(jìn)入到低附加值的時代。我們現(xiàn)在正處在機(jī)器人轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，傳統(tǒng)機(jī)器人需要升級換代，新的機(jī)器人產(chǎn)品逐漸成熟進(jìn)入市場。最后我們說機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，但是相信我們的機(jī)遇要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于挑戰(zhàn)。
