工業(yè)機器人作為高端制造裝備的重要組成部分，具有明顯的產業(yè)特征，工業(yè)機器人是制造業(yè)實現數字化、智能化和信息化的重要載體，機器人及以其為主體的自動化成套裝備推動著制造業(yè)由密集型手工作業(yè)向信息化、自動化方向升級，是提升制造產業(yè)發(fā)展質量和競爭力的重要路徑，工業(yè)機器人向數字化、智能化發(fā)展必將促進我國第三次工業(yè)革命的到來。

我國制造業(yè)自動化程度距制造業(yè)強國尚有約10倍以上的增長空間，預計到2020年達到目前世界發(fā)達國家機器人裝機密度中等水平，需增加機器人裝機量130萬臺。

各類機器人發(fā)展現況

工業(yè)機器人成為推動傳統(tǒng)制造業(yè)向數字化、智能化改造升級的重要技術。制造業(yè)是一個國家競爭力的重要標志，是國民經濟實體的重要組成部分。2010年，我國的制造業(yè)總產值已經超過美國，成為世界制造大國，但還不是制造強國。因為我國制造業(yè)的生產手段落后，很多工業(yè)生產仍然是以低廉勞動力成本為主要競爭手段的勞動密集型產業(yè)發(fā)展模式，技術含量和產品附加值較低。隨著我國適齡勞動力人口數量的下降和勞動力成本的提高，人口紅利優(yōu)勢喪失，以低廉勞動力為中心的低端制造模式面臨嚴峻挑戰(zhàn)。我國必須加速產業(yè)結構調整，推動制造業(yè)轉型升級，促進從勞動密集型模式向信息化、自動化生產方式的轉變。目前，我國工業(yè)發(fā)展已進入升級轉型的關鍵時期，要通過產業(yè)升級轉型提高我國制造業(yè)的技術水平，將我國從一個制造大國建設成為一個制造強國，這是關系到國家生死存亡的大事。

工業(yè)機器人作為高端制造裝備的重要組成部分，具有明顯的產業(yè)特征，工業(yè)機器人是制造業(yè)實現數字化、智能化和信息化的重要載體，機器人及以其為主體的自動化成套裝備推動著制造業(yè)由密集型手工作業(yè)向信息化、自動化方向升級，是提升制造產業(yè)發(fā)展質量和競爭力的重要路徑，工業(yè)機器人向數字化、智能化發(fā)展必將促進我國第三次工業(yè)革命的到來。

服務機器人技術是服務民生科技與老齡化社會的重要技術保障。我國人口老齡化加劇、殘障人口眾多、社會服務水平地域差異明顯，這些已成為制約我國社會和諧發(fā)展的突出問題，推動以家政服務、助老、助殘和醫(yī)療機器人等為代表的民生科技快速發(fā)展迫在眉睫?！秶抑虚L期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》明確將服務機器人作為未來優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略高技術。2013年我國60歲以上老齡人口數量達到2.02億，老齡化水平達到14.8%，其中失能老人超過4000萬人，老年撫養(yǎng)比達到21.58%。我國獨有的家庭結構使傳統(tǒng)家庭養(yǎng)老方式面臨嚴峻挑戰(zhàn)，社會養(yǎng)老壓力加大，已成為舉國上下關注的社會問題。同時，我國殘疾人總數已達到8296萬，發(fā)展康復輔具是幫助殘障人士回歸社會最有效的手段，是國家社會發(fā)展水平的重要標志之一。

特種機器人技術成為國家戰(zhàn)略資源勘探、公共安全與災難救援的不可替代的技術手段，成為全面融入國計民生的重要支撐技術。一方面，我國是世界上自然災害最為嚴重的國家之一，僅以地震為例，二十世紀發(fā)生的破壞性地震占全球1/3，2008年汶川地震造成直接經濟損失超8000億元；此外，我國正處于生產安全事故的高發(fā)期，屢屢發(fā)生的重特大事故更具突發(fā)性、災難性和社會危害性，我國每年因各類事故造成的經濟損失達2000億元以上，約占GDP的2%。災后應急處理救援的復雜性和技術性進一步增強，如何及時有效地提高救援效率和減少施救人員的傷亡，對災后應急處理救援技術的發(fā)展提出了更高和更緊迫的要求，上述情況都使得災難救援機器人起著越來越重要的作用。另一方面，我國社會公共安全面臨更嚴峻的形勢，國內外極端勢力制造的各種恐怖事件時有發(fā)生，爆炸、核、生化成為極端分子制造事件和恐怖威脅的常用手段。對上述危險物品進行快速拆除、安全轉移成為一個亟待解決的問題，促使反恐防暴機器人迅猛發(fā)展。

在關乎國家經濟、科技、國防、社會等發(fā)展戰(zhàn)略的多項重大科技專項/工程的實施中，機器人發(fā)揮著不可替代的重要作用，引發(fā)該領域新一輪的全球競爭。在16個國家科技重大專項中，多數涉及到極端作業(yè)性能(重載、高速、高加速度、高精度等)或極端作業(yè)環(huán)境(真空、微重力、高低溫、核輻射、水下等)，對極端作業(yè)機器人發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)，如載人航天專項中空間站機械臂和月球車、IC專項的高速工件臺和晶片傳輸機器人、NC專項中的(航空、

航天、船舶、汽車)制造機器人化成套工藝裝備、壓水堆及氣冷堆核電站專項中的核電(運行、維護、應急處理等)機器人、激光約束核聚變專項中的精密定位和靶操作機器人等。在其他關乎國家發(fā)展戰(zhàn)略的海洋、極地、新能源等的重大科技發(fā)展戰(zhàn)略中，如海底(油氣、可燃冰、礦產等)資源機器人化開采裝備亟待突破；機器人遠程操作技術被列為國際磁約束核聚變(ITER)專項的核心技術之一；南極全天候機器人無人值守科考站成為我國總體技術實力的一個綜合展現等，機器人技術都有效支撐了國家重大專項/工程的順利實施，發(fā)揮著不可替代的作用。

當代機器人技術發(fā)展的特點與趨勢

當前，機器人技術的發(fā)展特點和趨勢是智能化以及人與機器人的交互共融。智能化是機器人發(fā)展的第三個階段，具有感知功能和自主行為控制功能的機器人成為發(fā)展趨勢，在復雜、未知非結構環(huán)境下的環(huán)境感知和認知、自主決策和行為控制成為智能機器人發(fā)展的關鍵技術。與人共融是新一代機器人的共性特征。傳統(tǒng)工業(yè)機器人的工作空間與人相隔離，采用預編程控制和示教盒交互方式，且無安全保障。新一代機器人與人工作在同一個自然空間內，協(xié)調合作緊密，需要與人進行自然交互，從而確保機器人工作的安全性。

為了實現機器人與人的交互共融，需要解決環(huán)境理解、智能控制、行為安全和人機交互等問題。其中，環(huán)境理解問題包括機器人對自然、不可預知和復雜動態(tài)環(huán)境的感知和理解；智能控制問題就是機器人在目標及任務更加多樣化、操作靈活性更高、人機合作程度更深、過程更加復雜多變情況下的智能決策與控制；行為安全問題包括機器人與人在物理界限消失、緊密接觸、密切配合情況下確保人—機—物安全的技術；人機交互問題包括機器人與人之間能夠相互適應且具有智能、魯棒、友好、安全等特點的人機交互技術。

中國的機器人產業(yè)現狀

我國已成為世界最大的機器人需求市場，產業(yè)發(fā)展前景巨大，這為我國機器人產業(yè)帶來了前所未有的機遇和發(fā)展原動力。據國際機器人聯合會(IFR)統(tǒng)計，我國每年新增進口工業(yè)機器人裝機量平均以25%的速度迅猛增長，遠超過全球范圍內工業(yè)機器人10%的增長速度，2012年我國工業(yè)機器人裝機量新增2.3萬臺，已經成為世界最大的工業(yè)機器人需求市場。作為衡量一個國家自動化水平的基準，每萬名產業(yè)工人所擁有的工業(yè)機器人數量，2012年我國為23臺，不足國際平均水平(58臺)的1/2，表明我國制造業(yè)自動化程度距制造業(yè)強國尚有約10倍以上的增長空間，預計到2020年達到目前世界發(fā)達國家機器人裝機密度中等水平，需增加機器人裝機量130萬臺，直接增加產值達2500億元，帶動配套系統(tǒng)產值將超過7500億元，支撐成套系統(tǒng)的產值將高達約2.5萬億元。

服務機器人正在成為機器人領域最具潛力的增長點，2011年度全球服務機器人銷量約為250萬臺，市場總值超過42億美元，正在以20%～30%的速度增長，到2015年銷售額將達到85億美元。預計到2030年，我國個人/家用服務機器人產值將達到2000億元，醫(yī)療、助老助殘、娛樂等服務機器人產值將達到6000億元。特殊環(huán)境服役機器人是一個重要的產業(yè)方向，僅以水下機器人為例，2020年我國水下作業(yè)機器人產品將達到300臺套，基本滿足我國海洋資源開發(fā)的需要，直接形成100億～200億元的產業(yè)規(guī)模。中國特定的產業(yè)結構、社會需求將產生與之相適應的機器人需求結構，為我國機器人產業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了巨大市場機遇，成為我國機器人產業(yè)迅猛發(fā)展的原動力。

我國在20世紀80年代將機器人技術列入國家科技發(fā)展計劃，30多年來，已經形成了一支具有較強創(chuàng)新能力的機器人研發(fā)隊伍。在工業(yè)機器人、服務機器人和特種機器人等方面取得了許多標志性的研究成果，在技術上中國已具備生產工業(yè)機器人的能力：(1)成功研制出全系列工業(yè)機器人產品，包括6公斤、10公斤、20公斤、50公斤到165公斤、180公斤、210公斤、300公斤和400公斤的系列化工業(yè)機器人，中國多家企業(yè)具備了一定規(guī)?；纳a

能力，并進行了小批量生產；(2)中國工業(yè)機器人的應用正在快速擴展，應用在汽車焊接線、鍛壓、噴涂、折彎、數控機床上下料、碼垛和搬運等工業(yè)領域；(3)中國工業(yè)機器人核心部件初見成效。RV、諧波減速器、伺服電機、控制器等基礎部件的性能指標達到國外同類水平，形成小批量生產能力，并在多個型號中國工業(yè)機器人中得到初步應用。我國制造的數百臺工業(yè)機器人已經用于汽車工業(yè)的生產作業(yè)中。目前中國具有四百多家工業(yè)機器人制造企業(yè)和系統(tǒng)集成企業(yè)，其中88%是系統(tǒng)集成企業(yè)。但是我國還沒有如安川、KUKA、ABB、FANUK等那樣的世界巨頭機器人公司的機器人制造企業(yè)。

中國機器人產業(yè)發(fā)展之探索

對于中國機器人產業(yè)的發(fā)展，應該注意以下幾個方面。

(1)中國機器人產業(yè)的發(fā)展要遵循市場為導向的原則。中國工業(yè)機器人產業(yè)要走向成功，就一定要從中國機器人市場需求出發(fā)，深入調查研究，只要產品對路，產品具有性價比優(yōu)勢，就可以贏得用戶支持，逐步擴大市場，將工業(yè)機器人產業(yè)逐漸做大做強。雖然在汽車行業(yè)和電子行業(yè)，國外幾家機器人廠家已經占領了很大的市場，但是中國存在大量的低端勞動密集型制造企業(yè)，這些企業(yè)對工業(yè)機器人的需求迫切，存在大面積的工業(yè)機器人應用的空白區(qū)。中國制造業(yè)對工業(yè)機器人的需求量大、面廣，這為我國工業(yè)機器人產業(yè)提供了一個非常大的發(fā)展空間。

(2)中國工業(yè)機器人產業(yè)要通過技術創(chuàng)新走出一條新路?；A部件是制約我國機器人產業(yè)發(fā)展的瓶頸技術，目前我國的機器人關鍵基礎部件，如伺服電機和精密減速器等，大部分依賴進口，造成國產機器人產品的生產成本居高不下，缺乏國際競爭力。因此，我國需要加強機器人產業(yè)鏈的合理、有序布局，在培育更多機器人應用工程集成商的同時，加快機器人關鍵基礎部件的研發(fā)和產業(yè)化進程。另外，中國機器人需求市場非常巨大，種類五花八門，特殊的用途和環(huán)境要求機器人具備特殊的功能和性能，例如打磨機器人需要具備柔順機構和順應控制功能，特種機器人要求機器人具備在極端作業(yè)環(huán)境下的適應能力，這些都可能成為技術創(chuàng)新的方向。目前正處在一個信息時代，我們應該強化創(chuàng)新驅動，通過在機器人示教、柔順、跟蹤、網絡、感知、智能等方面的技術創(chuàng)新，提高機器人的智能化水平和作業(yè)水平，制造出適應中國市場需求的高性價比機器人。

(3)實行官產學研用結合，整合創(chuàng)新資源，促進機器人產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。中國工業(yè)機器人已經由研究階段進入到產業(yè)和應用階段，在這一階段，應以企業(yè)為主導，通過官產學研用結合，大力推進中國工業(yè)機器人產業(yè)的快速發(fā)展。政府應做好頂層設計和政策引導，制定有利于發(fā)展工業(yè)機器人產業(yè)的稅收與激勵政策制度，防止低水平重復和資源浪費，培育優(yōu)質產品和名牌企業(yè)。調動廣大產業(yè)界和科技界人士的積極性，實現我國機器人產業(yè)的有序和可持續(xù)發(fā)展。

文/中國工程院院士、哈爾濱工業(yè)大學機器人研究所名譽所長、機器人技術與系統(tǒng)國家重點實驗室名譽主任蔡鶴皋