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        中國機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需夯實內(nèi)功

        2021-03-09 04:17:53李詩濛王飛躍
        環(huán)球時報 2021-03-09
        關(guān)鍵詞:減速器部件領(lǐng)域

        李詩濛 王飛躍

        機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平是衡量一個國家高端制造科技水平的最綜合體現(xiàn),現(xiàn)在大的方向上有國家政策的重視和布局,小的方面也有很多機器人產(chǎn)品出現(xiàn)在我們生活中。2017年,我國機器人相關(guān)專利就達到30多萬件,占世界的1/3還多。我們不能簡單談?wù)摍C器人產(chǎn)業(yè)與美日德等發(fā)達國家的差距,因為對于整個機器人產(chǎn)業(yè)而言,無論是制造還是控制使用,都需要很多跨領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)的相互協(xié)作,在一些領(lǐng)域我們是領(lǐng)先的,在另一些領(lǐng)域我們與世界先進水平差距較大。

        我國機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平總體可以通過三方面來觀察:科學(xué)研究、生產(chǎn)制造和應(yīng)用開發(fā)。首先講科研方面。科研中的機器人領(lǐng)域是多個相關(guān)研究領(lǐng)域的結(jié)合,包括計算機科學(xué)、自動控制、電氣/電子工程、機械工程、材料工程、醫(yī)學(xué)以及生物工程等,主要課題包括:人工智能與機器學(xué)習(xí)、機構(gòu)設(shè)計、人機/機器通信和調(diào)度與控制算法等。其中人工智能這一課題是近幾年的大熱門,也被歸入機器人領(lǐng)域。

        從科研成果來看,國際上機器人科研領(lǐng)域的成果從2000年開始進入高速增長期,就論文數(shù)量來說,我國跟美國差不多,但高影響力的論文數(shù)量,中國排名大致在六七名左右,而美國的高影響力論文數(shù)量比第二到第十加起來的都多。為什么?我們有很大的科研人員基數(shù),也有很出色的科研工作者,但是機器人的研究不能一蹴而就,它需要長時間的投入和布局。歐美與日本的科研模式是這樣的:企業(yè)或者政府部門與知名大學(xué)合作,成立專門的機器人研究所,如美國國防部高級研究計劃局(DAPPA)的招標計劃、舉辦的機器人大賽,NASA與卡內(nèi)基梅隆大學(xué)合作的國家機器人工程中心,京都大學(xué)、早稻田大學(xué)等多所高校與豐田合作的機器人中心等。我國近年也在推廣機器人產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,就是類似的布局。目前來看,我們更加注重產(chǎn)業(yè)化的成果,不過這也是剛剛起步,來日方長。如果要問什么時候我國能夠在機器人科研領(lǐng)域追趕上美國,筆者認為,在持續(xù)進行相關(guān)領(lǐng)域投入的情況下,不會超過10年。

        在生產(chǎn)制造方面,機器人的核心部件包括:控制部件、通信部件、驅(qū)動部件、傳感部件、傳動部件、結(jié)構(gòu)部件、電力部件等。這里不得不提到一個大的痛點,當(dāng)前我國在一些核心部件上無法實現(xiàn)自主,尤其是在傳動部件——機器人減速器上。機器人減速器是精密傳動部件,且會一直損耗,有穩(wěn)定大量的需求,造價昂貴,占機器人整體成本的36%。它的市場一直被國外企業(yè)壟斷,極大限制了機器人的成本和產(chǎn)能。除此之外,我們對國外產(chǎn)品的仿制也遭遇技術(shù)壁壘,進展緩慢,性能和壽命難以達到要求,且受國外產(chǎn)品價格競爭影響,相關(guān)企業(yè)也面臨生存困境。

        我們在精密制造上的起步較發(fā)達國家晚得多,就算奮起直追現(xiàn)在也仍有30年左右的差距,但并非沒有破局之道。這個“道”就是自主創(chuàng)新。我們團隊的一位科研人員,潛心近十載,在做減速器的相關(guān)研究,完全是采用跟諧波和RV不一樣的結(jié)構(gòu),叫作“星輪”。他現(xiàn)在已經(jīng)做出一個原型機了,只有雞蛋大小,傳動比諧波和RV都高,運行也很流暢,這是一個革命性的成果。這項研究如果成功的話,我國可以在5年之內(nèi),在精密制造領(lǐng)域一躍成為世界第一。

        集成和應(yīng)用開發(fā)方面是我國相對于世界其他國家的一個優(yōu)勢,因為我們有很好的市場環(huán)境和很大的機器人行業(yè)集成化規(guī)模。舉例來說,美的的自動化空調(diào)生產(chǎn)線、老干媽的自動化生產(chǎn)線、大疆的無人機,還有阿里和京東無人倉,都是我國在機器人集成和應(yīng)用開發(fā)方面的優(yōu)勢體現(xiàn)。但也存在一些問題,一些中小機器人企業(yè),比如一些以開發(fā)AGV應(yīng)用為主要業(yè)務(wù)的企業(yè),雖然百花齊放,但因為沒有關(guān)鍵性技術(shù)突破,遭遇了同質(zhì)化嚴重、行業(yè)標準匱乏、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊等問題。

        總體來說,我國的機器人產(chǎn)業(yè)在繁榮程度上可以說是世界第一,然而還是一個“外實而內(nèi)虛”的狀態(tài),在科研與關(guān)鍵部件上的先進水平可能與世界先進國家有10年或20年的差距。不過,厚積而薄發(fā),前途是光明的,未來幾年,我們有望看到我國機器人產(chǎn)業(yè)在一些關(guān)鍵技術(shù)上實現(xiàn)質(zhì)的突破?!?/p>

        (作者分別是中國科學(xué)院自動化研究所復(fù)雜系統(tǒng)與智能化國家重點實驗室博士后和主任)

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