李詩濛 王飛躍

機(jī)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(jī)器人產(chǎn)品出現(xiàn)在我們生活中。2017年，我國機(jī)器人相關(guān)專利就達(dá)到30多萬件，占世界的1/3還多。我們不能簡單談?wù)摍C(jī)器人產(chǎn)業(yè)與美日德等發(fā)達(dá)國家的差距，因為對于整個機(jī)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(jìn)水平差距較大。

我國機(jī)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?？蒲兄械臋C(jī)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(jī)科學(xué)、自動控制、電氣/電子工程、機(jī)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(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)構(gòu)設(shè)計、人機(jī)/機(jī)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(jī)器人領(lǐng)域。

從科研成果來看，國際上機(jī)器人科研領(lǐng)域的成果從2000年開始進(jìn)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(jī)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(jī)器人研究所，如美國國防部高級研究計劃局（DAPPA）的招標(biāo)計劃、舉辦的機(jī)器人大賽，NASA與卡內(nèi)基梅隆大學(xué)合作的國家機(jī)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(jī)器人中心等。我國近年也在推廣機(jī)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(jī)器人科研領(lǐng)域追趕上美國，筆者認(rèn)為，在持續(xù)進(jìn)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(jī)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(jī)器人減速器上。機(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)展緩慢，性能和壽命難以達(dá)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(dá)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(tuán)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(jī)了，只有雞蛋大小，傳動比諧波和RV都高，運(yùn)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(jī)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(jī)，還有阿里和京東無人倉，都是我國在機(jī)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(jī)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(yán)重、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匱乏、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊等問題。

總體來說，我國的機(jī)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(jìn)水平可能與世界先進(jìn)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(jī)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）