佚名

自1959年世界上第一臺工業(yè)機器人問世以來，“機器人學”已取得重大成就，并開始在制造業(yè)、服務業(yè)、醫(yī)療保健/醫(yī)療、國防、太空等各個領(lǐng)域廣泛應用。

2013年，麥肯錫全球研究所發(fā)布了《引領(lǐng)全球經(jīng)濟變革的顛覆性技術(shù)》報告，將先進機器人列入12項技術(shù)之中。“機器人革命”有望成為“第三次工業(yè)革命”的一個切入點和重要增長點，將影響全球制造業(yè)戰(zhàn)略格局。

國際發(fā)展態(tài)勢

2013年，美國發(fā)表了《從互聯(lián)網(wǎng)到機器人——美國機器人發(fā)展路線圖》，預測機器人是一種能像網(wǎng)絡技術(shù)一樣對人類的未來產(chǎn)生革命性影響的新技術(shù)，擁有改變未來的巨大潛力，有望像計算機設(shè)備一樣在未來幾十年內(nèi)遍布世界的各個角落。機器人將成為人類的重要幫手，在解決人類面臨的可持續(xù)制造、社會老齡化、醫(yī)療/健康服務、極端環(huán)境服役等眾多挑戰(zhàn)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

21世紀以來，世界各工業(yè)強國均將機器人列入優(yōu)先發(fā)展行業(yè)。

2011年，美國開始推行“先進制造業(yè)伙伴計劃”，旨在通過發(fā)展工業(yè)機器人重振美國制造業(yè)，并投資28億美元開發(fā)基于移動互聯(lián)技術(shù)的新一代智能機器人；2012年，為配合“制造業(yè)回歸”和“再工業(yè)化國家戰(zhàn)略”，美國國家科學基金會提出“國家機器人技術(shù)計劃”，發(fā)展能與人類合作的新一代機器人。

2012年10月，韓國發(fā)布了“機器人未來戰(zhàn)略展望2022”，支持擴大韓國機器人產(chǎn)業(yè)并推動機器人企業(yè)進軍海外市場。2013年，德國提出“工業(yè)4.0”計劃，支持基于機器人技術(shù)的“虛實合一”的制造系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃。2014年6月，歐盟啟動全球最大的民用機器人研發(fā)計劃，2020年前將投入28億歐元研發(fā)民用機器人，增強歐洲工業(yè)競爭力。

日本制定了機器人技術(shù)長期發(fā)展戰(zhàn)略，將機器人產(chǎn)業(yè)列入“新產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”中7大重點扶持性產(chǎn)業(yè)。2014年9月，日本政府召開“機器人革命實現(xiàn)會議”，著力推進醫(yī)療、看護、農(nóng)業(yè)及建筑工地等領(lǐng)域的機器人發(fā)展，5年內(nèi)力爭實現(xiàn)機器人普及、提高生產(chǎn)效率、解決勞動力短缺等問題。2020年使制造業(yè)領(lǐng)域的機器人市場規(guī)模翻番，非制造業(yè)領(lǐng)域擴大至20倍。

我國臺灣地區(qū)提出機器人技術(shù)發(fā)展三步走戰(zhàn)略，短期重點聚焦制造業(yè)機器人，促進制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級；中期側(cè)重環(huán)保節(jié)能理念，重點發(fā)展LED與PV（太陽能光電）等新興綠色產(chǎn)業(yè)用機器人。長期側(cè)重人性需求，重點發(fā)展醫(yī)療與觀光服務業(yè)機器人。

我國工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

我國工業(yè)機器人起步于上世紀70年代初，但因勞動力資源豐富、技術(shù)落后等原因使其發(fā)展十分緩慢。

進入新世紀以來，隨著勞動力成本的大幅上漲，我國制造業(yè)對機器人的需求不斷加大，未來我國的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、社會老齡化應對、國防裝備升級均需要大量的機器人。我國機器人產(chǎn)業(yè)已取得了一定程度的進步，在機器人整機設(shè)計與制造方面積累了一定經(jīng)驗，形成了一支較為龐大的基礎(chǔ)研發(fā)隊伍。

我國工業(yè)機器人本體制造技術(shù)較為成熟，但與龐大的市場需求形成鮮明對比的是，我國機器人技術(shù)總體發(fā)展仍相對落后，國內(nèi)機器人市場絕大部分為國外公司所占據(jù)。目前，國內(nèi)機器人核心技術(shù)缺失，減速器、驅(qū)動與控制等核心部件主要依賴外購。機器人自主設(shè)計與創(chuàng)新能力不足是我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

一般來說，智能機器人包括機構(gòu)、結(jié)構(gòu)本體、驅(qū)動傳動、能源動力、感知等系統(tǒng)。機器人核心部件包括伺服電機、減速器及控制器、驅(qū)動器及傳感器。諧波減速器一般用于輕型機器人或機器人腕部關(guān)節(jié)。由波發(fā)生器、柔輪和鋼輪組成，具有減速比大、齒隙小、精度高，零部件少、安裝方便及體積小、重量輕等優(yōu)點。

國內(nèi)諧波減速器研究起步較早，如北京諧波傳動技術(shù)研究所早在上世紀六七十年代便開始了諧波減速器的研究。由于市場問題，該項研究進展較慢，但積累了較多的研發(fā)經(jīng)驗。近年來，國產(chǎn)諧波減速器開始迅速發(fā)展，國產(chǎn)諧波減速器開始在國產(chǎn)機器人產(chǎn)品上得到越來越多的應用。

RV減速器一般用于機器人的肩關(guān)節(jié)，用于傳遞較大的扭矩。國內(nèi)在RV減速器制造的一些關(guān)鍵技術(shù)上還有待提高，比如，針孔殼要求確保數(shù)十個半圓孔的圓度及同心度。工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)一般包括伺服層、主控層及操作層，其中伺服層包括伺服電機、驅(qū)動器等，主控層包括控制器、編碼器、力傳感器等。目前，國內(nèi)機器人在伺服層和主控層的核心技術(shù)上均存在一定程度的制約。

總體來說，機器人理論及關(guān)鍵技術(shù)研究是我國工程領(lǐng)域長期面臨的科學挑戰(zhàn)，需要解決機器人與作業(yè)任務和環(huán)境的適應性、人機交互與自律協(xié)同控制、信息采集與傳輸機制等科學問題，突破減速器、感知驅(qū)動與控制等關(guān)鍵技術(shù)及核心部件等技術(shù)瓶頸，確保我國在下一輪機器人發(fā)展大潮中處于不敗之地，機器人理論與關(guān)鍵技術(shù)研究是國家的重大戰(zhàn)略需求。

智能機器人技術(shù)將走向何方

機器人技術(shù)涉及眾多領(lǐng)域，具有多學科交叉和融合等特點。機器人正在逐步發(fā)展成為具有感知、認知和自主行動能力的智能化裝備，是數(shù)學、力學、機構(gòu)學、材料科學、自動控制、計算機、人工智能、光電、通信、傳感、仿生學等多學科和技術(shù)綜合的成果，其發(fā)展水平體現(xiàn)了國家高技術(shù)領(lǐng)域的綜合實力。我國現(xiàn)階段機器人的發(fā)展需要智能和自主作業(yè)能力的提升、人機交互能力的改善、安全性能的提高，解決制約“人-機交互”、“人-機合作”、“人-機融合”的瓶頸，突破三維環(huán)境感知、規(guī)劃和導航、類人的靈巧操作、直觀的人機交互、行為安全等關(guān)鍵技術(shù)。

未來充滿希望

機器人已從早期的工業(yè)機器人發(fā)展為種類繁多的現(xiàn)代工業(yè)機器人、特種機器人和服務機器人。

雖然工業(yè)機器人已廣泛應用于各大門類工業(yè)領(lǐng)域，但主要在結(jié)構(gòu)化環(huán)境中執(zhí)行各類確定性任務，面臨操作靈活性不足、在線感知實時作業(yè)弱等問題；服務機器人是應對未來全球人口老齡化趨勢加劇的核心手段，存在無法接受抽象指令、難與人有效溝通、人機協(xié)調(diào)合作能力不足、安全機制欠缺等問題；特種機器人是代替人類在極地、深海、外星、核輻射、軍事戰(zhàn)場、自然和人為災害等危險甚至不可達區(qū)域執(zhí)行任務的重要手段，存在依賴離線編程、在動態(tài)未知環(huán)境中依賴人類遠程操作等問題。

機器人在智能和自主方面與人存在巨大差距，機器人的進一步發(fā)展必然要尋求作業(yè)能力的提升、人機交互能力的改善、安全性能的提高。

當前，機器人正在從“傳統(tǒng)機器人”走向“現(xiàn)代機器人”，呈現(xiàn)出“人-機”交互、“人-機”合作、“人-機”融合等明顯的技術(shù)特征?，F(xiàn)代機器人需要在三維環(huán)境中感知、規(guī)劃和導航、類人的靈巧操作、直觀的人機交互、行為安全等理論與技術(shù)方面突破與發(fā)展。我國機器人市場容量巨大、多樣，在不久的將來會創(chuàng)造新的奇跡。