我國「機器人」的發(fā)展現(xiàn)狀與未來！

原標(biāo)題：機器人發(fā)展回顧與思索 | 我國機器人發(fā)展現(xiàn)狀與思路

機器人發(fā)展回顧與思索

王國強 鄧元慧 | 中國科協(xié)創(chuàng)新戰(zhàn)略研究院

轉(zhuǎn)自：《張江科技評論》2017年第1期

機器人作為高新技術(shù)，其技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程與世界歷次科技革命和產(chǎn)業(yè)變革如影隨行。

機器人常常被譽為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”。一方面，機器人是制造業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化、智能化和信息化的重要載體，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造的重要標(biāo)志；另一方面，機器人技術(shù)在社會生活領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，還催生了可從事修理、運輸、清洗、救援、監(jiān)護(hù)等工作的服務(wù)機器人和特種機器人，有望成為“第三次工業(yè)革命”的突破口。因此，當(dāng)前的德國“工業(yè)4.0”、美國“重振制造業(yè)計劃”、日本“再興戰(zhàn)略”，以及我國的“中國制造2025”等國家創(chuàng)新戰(zhàn)略都把發(fā)展機器人作為搶占技術(shù)和市場制高點的重要戰(zhàn)略舉措。機器人作為高新技術(shù)，其技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程與世界歷次科技革命和產(chǎn)業(yè)變革如影隨行。

1、機器人及其概念的誕生

機器人概念的誕生和世界上第一臺機器人的問世都是近幾十年的事，然而，人類希望能制造出像人一樣的機器代替自己工作卻有幾千年的歷史。

制造出像人一樣的機器既是世界各國文明的不懈追求，也是人類對自身世界的探索。在古代中國文明中，有最早記載黃帝時代發(fā)明的“指南車”、西周時期的“伶人”、東周時期魯班的“鵲鳥”，三國時期諸葛亮的“木牛流馬”等自動機械裝置。在其他世界文明中，有公元前1400年左右古巴比倫人發(fā)明的“漏壺”，公元前200年古希臘人發(fā)明的“自動機”，中世紀(jì)歐洲著名科學(xué)家和藝術(shù)大師達(dá)·芬奇發(fā)明的以齒輪為驅(qū)動裝置，可坐可站且頭部會轉(zhuǎn)動的“機器人”。

隨著近代科學(xué)革命的發(fā)生，出現(xiàn)了技術(shù)水平更高的“機器人”。例如，1738年法國天才技師戴·沃康松發(fā)明的“機器鴨”，1773年瑞士鐘表匠杰克·道羅斯父子發(fā)明的能寫字的“玩偶”。以蒸汽機發(fā)明為標(biāo)志的第一次工業(yè)革命發(fā)生后，1801年法國人雅卡爾發(fā)明了穿孔卡片控制的“自動織機”，1822年英國人巴貝奇發(fā)明了可編程的機器“差分機”，1893年加拿大人摩爾發(fā)明了靠蒸汽驅(qū)動能行走的“蒸汽人”，1927年美國西屋公司工程師溫茲利發(fā)明了第一個電動機器人“電報箱”。就技術(shù)而言，“機器人”完成了從單一的機械動作發(fā)展到完成復(fù)雜的機械動作，動力裝置也從機械動力發(fā)展到電動裝置，并且這種重復(fù)性的機械動力裝置被逐漸應(yīng)用到工廠勞動中。

左上：古巴比倫人發(fā)明了“漏壺”，右上：機器鴨，下圖：指南車

20世紀(jì)中期，隨著大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的需求，自動化技術(shù)得到了快速發(fā)展。1952年，第一臺數(shù)控機床誕生；1954年，美國人喬治·德沃爾制造出第一臺可編程的機器人；1958年，被譽為機器人之父的美國人約瑟夫·恩格爾伯格創(chuàng)建了世界第一家機器人公司Unimation，并于1962年生產(chǎn)出第一臺機器人 ，機器人的歷史才算真正開始。

機器人概念的誕生和認(rèn)知過程反映了人們對科學(xué)技術(shù)的期待與擔(dān)憂。英文機器人（Robot）一詞最早出現(xiàn)在1920年捷克劇作家卡爾·卡配克(Karel Capek)的劇本《羅薩姆的萬能機器人》（Rossum’s UniversalRobots）中。“robot”一詞源自捷克語“robota”，意為“農(nóng)奴”。劇中，機器人開始沒有情感，只能按照主人的命令從事繁重的勞動。后來，羅薩姆公司讓機器人擁有了情感，“覺醒后”的機器人發(fā)現(xiàn)了人類的自私、狹隘，于是開始反抗并最終消滅了人類。由于該劇深刻地預(yù)告了機器人的發(fā)展對人類社會的悲劇性影響，引起了大家的廣泛關(guān)注，機器人的名字由此誕生。因此，從某種意義上講，機器人概念“Robot”從一開始就包含了如何處理人與機器人之間的倫理問題。

為了防止機器人傷害人類，美國科幻作家阿西莫夫(Jsaac Asimov)于1940年提出了“機器人三原則” ：（1）機器人不應(yīng)傷害人類；（2）機器人應(yīng)遵守人類的命令，與第一條違背的命令除外；（3）機器人應(yīng)能保護(hù)自己，與第一條相抵觸者除外。這是給機器人賦予的倫理性綱領(lǐng)，機器人學(xué)術(shù)界一直將這個綱領(lǐng)原則作為機器人開發(fā)的準(zhǔn)則?？苹米骷彝ㄟ^自己的創(chuàng)作，反思了科技發(fā)展和人類生存空間之間的張力。事實上，當(dāng)前大家熱議的“社交機器人”“性愛機器人”等，再次把機器人所涉及的倫理問題拋在人們面前。究竟什么才是機器人？由于機器人概念賦予了人的含義和哲學(xué)思考，充滿了想象空間，大家對機器人的概念始終莫終一是。

但是，科學(xué)家和學(xué)術(shù)界需要更加明確的定義。1967年，在日本召開的第一屆機器人學(xué)術(shù)會議，就提出了兩個有代表性的定義：一是森政弘與合田周平提出的：“機器人是一種具有移動性、個體性、智能性、通用性、半機械半人性、自動性、奴隸性等7個特征的柔性機器”；另一個是加藤一郎提出的具有如下3個條件的機器稱為機器人：（1）具有腦、手、腳等三要素的個體；（2）具有非接觸傳感器（用眼、耳接受遠(yuǎn)方信息）和接觸傳感器；（3）具有平衡覺和固有覺的傳感器。從技術(shù)形態(tài)上，1981年美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（(NBS）提出一個世界公認(rèn)的機器人定義：“一種通過編程可以自動完成操作或移動作用的機器裝置”。

1987年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對工業(yè)機器人進(jìn)行了定義：“工業(yè)機器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機。”至此，機器人概念才明確下來。

2、機器人技術(shù)日新月異

技術(shù)是累積發(fā)展的，它在發(fā)展過程中存在著累積效應(yīng)。機器人作為自動化中高級的綜合技術(shù)，經(jīng)歷了長期的技術(shù)積累和革命性的突破。從第一臺公認(rèn)的機器人問世到現(xiàn)代機器人，從技術(shù)形態(tài)上看可為分三代：第一代是示教再現(xiàn)型機器人，主要是在人的控制下完成自主運動；第二代是具備感覺的機器人，能根據(jù)傳感器獲得信息，調(diào)整狀態(tài)完成某項操作；第三代是智能機器人，是通過各種傳感器、測量器等來獲取環(huán)境信息并自主進(jìn)行決策完成預(yù)定復(fù)雜運動。

從1801年法國人雅卡爾發(fā)明了穿孔卡片控制的“自動織機”，到1959年第一臺工業(yè)機器人的誕生，自動化技術(shù)的積累長達(dá)一個半世紀(jì)。18世紀(jì)中后期發(fā)生了以蒸汽機為代表的第一次技術(shù)革命，使歐洲進(jìn)入了“機器時代”，為機械運動控制提供了力學(xué)意義上的技術(shù)基礎(chǔ)。瓦特在發(fā)明改進(jìn)蒸汽機時所發(fā)明的離心式調(diào)速器是一項重大技術(shù)創(chuàng)新突破，可以說開創(chuàng)了機械自動控制的一個新的里程碑。

1801年法國發(fā)明的穿孔卡片控制的“自動織機”，1820年法國發(fā)明的第一臺成品計算機，1830年美國發(fā)明的可編程的凸輪機構(gòu)的可編程自動機，這些積累使機械自動化技術(shù)得到了快速發(fā)展。19世紀(jì)初到20世紀(jì)中期發(fā)生的以電力應(yīng)用為標(biāo)志的第二技術(shù)革命，電力電子技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。1892年美國生產(chǎn)了電力傳動吊車，1898年美籍發(fā)明家特斯拉發(fā)明了一艘無線電遙控船。1946年美國發(fā)明的磁性存儲過程控制器，開辟了工業(yè)設(shè)備普遍使用編制控制的時代。同年，美國研制成功了第一臺大型電子計算機，標(biāo)志著數(shù)值計算、邏輯推理、記憶存儲技術(shù)得到巨大突破，使復(fù)雜機械運動自動控制得到巨大發(fā)展。1948年，美國數(shù)學(xué)家維納出版了《控制論》一書，為機器人控制奠定了理論基礎(chǔ)。1952年，第一臺數(shù)控機床誕生。可以說，長時間的技術(shù)積累和理論儲備，以及主導(dǎo)技術(shù)的革命性變化，催生了世界第一臺機器人在美國的誕生。

提花織布機

第三次技術(shù)革命快速實現(xiàn)了從第一代機器人到第三代機器人的大幅跨越。第二次世界大戰(zhàn)以后，電子學(xué)、數(shù)學(xué)、控制論、半導(dǎo)體技術(shù)、精密機械、電磁學(xué)的發(fā)展，大大推動了計算機科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。例如，1959年，菲爾克公司研制成了第一臺晶體管計算機；1964年，IBM公司出現(xiàn)了第一臺360系列計算機，以電子計算機的發(fā)明和發(fā)展為主要標(biāo)志的第三次科學(xué)技術(shù)革命迅速從美國逐步擴展到了歐洲、日本，并在60年代達(dá)到高潮。1962年厄恩斯特研制出帶有觸覺傳感器的機械手，1965年世界上第一個帶有視覺傳感器的機器人誕生。1968年，美國斯坦福國家研究所研制的機器人Shakey具備了一定的人工智能，能夠進(jìn)行感知、環(huán)境建模、行為規(guī)劃并執(zhí)行任務(wù)。由于當(dāng)時技術(shù)所限，控制Shakey的計算機體積過于龐大且運算速度緩慢，未能投入實際應(yīng)用中，但它卻是世界上第一臺智能機器人，具有劃時代的意義。這些機器人又常常被稱為“積木世界”中的活動試驗裝置。

特別是20世紀(jì)70年代以后，電子計算機的廣泛應(yīng)用，建立了用計算機對運動軌跡的輔助制圖的算法和程序，使現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，第二代機器人也得到了迅速的發(fā)展。1974年美國辛辛那提·米拉克龍公司開發(fā)了多關(guān)節(jié)機器人。1979年，Unimation公司又推出了PUMA機器人，它是一種多關(guān)節(jié)、全電機驅(qū)動、多CPU二級控制的機器人，采用VAL專用語言，可配視覺、觸覺、力覺傳感器，是當(dāng)時技術(shù)最先進(jìn)的工業(yè)機器人。

20世紀(jì)80年代，不同結(jié)構(gòu)、不同控制方法和不同用途的工業(yè)機器人在發(fā)達(dá)國家進(jìn)入了實用化普及階段。日本把1980年稱為“機器人普及元年”，開始在各個領(lǐng)域推廣使用機器人，傳感技術(shù)和智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使智能機器人概念日漸深入人心。1985年以后，在日本稱為“智能機器人的時代”。短短20年時間，機器人實現(xiàn)了從第一代到第三代的大幅跨越。因此，第三次科技革命也可稱為機器人技術(shù)發(fā)展的“黃金時代”。

當(dāng)前，新一輪科技革命蓄勢待發(fā)，機器人技術(shù)與新一代信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、傳感器技術(shù)的融合不斷加快，也為智能機器人、仿生機器人以及新一代機器人的誕生與發(fā)展打開了大門。例如，2010年日本發(fā)那科公司推出了第一臺學(xué)習(xí)控制機器人，2014年日本推出了高仿真人形機器人等。

高仿真人形機器人

3、產(chǎn)業(yè)邁入智能化階段

機器人產(chǎn)業(yè)與機器人技術(shù)是兩個不同的概念，機器人產(chǎn)業(yè)的形成除了具有機器技術(shù)系統(tǒng)之外，還需要機器人的制造系統(tǒng)，即具有專門生產(chǎn)機器人的整機、主機元件和配套設(shè)備的廠家。因此，機器人產(chǎn)業(yè)的形成關(guān)鍵在于機器人的制造和機器人的使用緊密結(jié)合的程度。從這個意義上講，機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展劃分為四個階段：產(chǎn)業(yè)孕育期、產(chǎn)業(yè)形成期、產(chǎn)業(yè)發(fā)展期和智能化時期。

第一階段產(chǎn)業(yè)孕育期為20世紀(jì)50年代至60年代，主要發(fā)生在美國。從技術(shù)發(fā)展的角度看，在社會需求刺激下經(jīng)歷了100多年的技術(shù)儲備，機器人技術(shù)終在美國實現(xiàn)。但是，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度看，除了技術(shù)進(jìn)步作為產(chǎn)業(yè)形成的核心力量之外，機器人企業(yè)的誕生和一定數(shù)量的從業(yè)人員也是必不可少的條件。1958年，世界第一家機器人企業(yè)Unimation誕生（1960年被Condec公司收購），同年美國機床鑄造公司也研制出了機器人；1962年，第一臺機器人Unimate在通用汽車制造廠上線； 20世紀(jì)60年代中期，美國企業(yè)中出現(xiàn)了各種各樣的遙控機械手或稱操作器，能像人手一樣靈活地進(jìn)行各種作業(yè)，使機器人制造有了生產(chǎn)基礎(chǔ)。同時，美國原子能委員會阿爾貢研究所、美國麻省理工學(xué)院、斯坦福國際研究所、斯坦福大學(xué)等相繼成立了機器人和人工智能研究室，也培養(yǎng)大批機器人技術(shù)從業(yè)人員。

另外，美國機器人產(chǎn)業(yè)的興起還有其深刻的社會經(jīng)濟原因：一是20世紀(jì)30年代至50年代逐步建立起來適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的流水生產(chǎn)線，由于改變周期較長，不適應(yīng)多種小批量生產(chǎn)的需要，柔性生產(chǎn)線的概念及試驗性的設(shè)計就此誕生；二是市場競爭要求企業(yè)提高勞動生產(chǎn)率，自動化生產(chǎn)和機器人生產(chǎn)在當(dāng)時可提高30%生產(chǎn)率；三是美國老齡化人口增長較快，1960年已達(dá)34%，而年青人又不愿在高溫或有毒的環(huán)境下干那些單調(diào)、重復(fù)性的工作。盡管第一臺機器人在美國誕生，但是產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。究其原因，主要是美國政府擔(dān)心機器人導(dǎo)致就業(yè)情況惡化，且當(dāng)時的機器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高，嚇跑了許多使用廠家。日本川崎重工業(yè)公司從美國Unimation公司引進(jìn)了機器人和機器人技術(shù)，建立起生產(chǎn)車間，并于1968年試制出第一臺川崎的Unimate機器人。與此同時，大小工廠競相研制機器人，一時總數(shù)達(dá)86家之多，形成了日本機器人發(fā)展的第一次高潮，為機器人全球產(chǎn)業(yè)的形成做出奠定了基礎(chǔ)。

第二階段產(chǎn)業(yè)形成期為20世紀(jì)70年代至80年代，主要發(fā)生在日本。為了使機器人產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，1973年以米本完二為首的一批有識之士發(fā)起成立了日本產(chǎn)業(yè)用機器人協(xié)會，成為制造廠與用戶之間的紐帶。協(xié)會通過各種辦法引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，準(zhǔn)確地預(yù)測現(xiàn)在和將來的需求與可能，以此為據(jù)制定各個時期的發(fā)展課題，有組織、有步驟、有計劃地進(jìn)行研究，逐步建立起從基礎(chǔ)元件到輔機在內(nèi)的日本機器人工業(yè)生產(chǎn)體系。到了1980年，已經(jīng)擁有包括生產(chǎn)固定程序等簡易機器人在內(nèi)的生產(chǎn)廠家120多家，僅生產(chǎn)高級機器人的廠家就有70家，占世界這類廠家總數(shù)的40%。工業(yè)機器人的年產(chǎn)量達(dá)到19300臺，累積生產(chǎn)臺數(shù)76700臺，占世界擁有量的70%左右，年產(chǎn)值為784億日元，累積產(chǎn)值2339億日元，居世界各國之首，堪稱世界“機器人王國”。日本機器人的廣泛應(yīng)用使美國政府與企業(yè)對于工業(yè)機器人的應(yīng)用認(rèn)識有了改變，開始制定機器人重點技術(shù)路線，機器人行業(yè)的發(fā)展集中于航空、核工程、海洋等特殊領(lǐng)域的高級機器人的開發(fā)，機器人的主要用戶是政府和軍方。

第三階段產(chǎn)業(yè)發(fā)展期為20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初期。這個時期的機器人產(chǎn)品的主要特征是研發(fā)多樣化和市場全球化。機器人開發(fā)范圍不斷擴大，服務(wù)、特種機器人進(jìn)入研究階段。在滿足本國需求的同時，不斷向外輸出機器人產(chǎn)品，市場逐步趨于成熟。20世紀(jì)90年代，日本泡沫經(jīng)濟破滅，經(jīng)濟蕭條，于是日本機器人市場逐步向全球市場轉(zhuǎn)移，海外成為拉動日本機器人產(chǎn)業(yè)增長的重要力量，日本出現(xiàn)歷史上第二次機器人熱潮。1996年，那智不二越公司拓展其機器人業(yè)務(wù)至切割工具、軸承等領(lǐng)域。2000年，日本本田技研工業(yè)株式會社研究出第一代仿人機器人。20世紀(jì)90年代后期，美國在語音識別技術(shù)、圖像識別和分析領(lǐng)域加緊布局，使美國在機器人軟件領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，推動了機器人向智能化方向發(fā)展。1999年，IntuitiveSurgical公司推出達(dá)芬奇手術(shù)機器人。德國、瑞士等國的機器人產(chǎn)業(yè)這時也開始形成規(guī)模。

第四階段智能化時期為21世紀(jì)初期至今。主要特征是機器人市場穩(wěn)步增長，智能化成為發(fā)展趨勢，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈極具優(yōu)勢。進(jìn)入21世紀(jì)后，受到勞動力不足、人口老齡化等剛性需求的驅(qū)動，與人均可支配收入提升和物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、計算機、人機交互等先進(jìn)技術(shù)快速迭代的影響，人們對機器人的需求日益多樣化且要求更加智能化的機器人應(yīng)用于實際。因此，除了工業(yè)機器人，各類服務(wù)機器人應(yīng)運而生，且具有廣闊的發(fā)展空間。但是，由于服務(wù)機器人的外圍技術(shù)未能解決、單位價值高的服務(wù)機器人整體水平技術(shù)低下、發(fā)展速度緩慢等原因，全球服務(wù)機器人市場仍然處于起步階段。而工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，除2008年第四季度全球金融風(fēng)暴導(dǎo)致工業(yè)機器人的銷量急劇下滑，直至2010年全球工業(yè)機器人市場逐漸由2009年的谷底恢復(fù)外，全球工業(yè)機器人的需求總體穩(wěn)步增長。特別是2010年以來，汽車業(yè)投資擺脫了周期性的影響，呈現(xiàn)持續(xù)增長態(tài)勢，對工業(yè)機器人的需求也逐步增加。此外，電子電氣制造、橡塑制品、制藥、食品與飲料以及金屬與機加工等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也增加了對工業(yè)機器人的需求。根據(jù)國際機器人聯(lián)合會（IFR）的數(shù)據(jù)顯示，2015年全球工業(yè)機器人銷量首次突破24萬臺，其中亞洲銷量約占全球銷量的2/3，銷量為14.4萬臺；歐洲地區(qū)為5萬臺，其中東歐地區(qū)銷量增速達(dá)到29%，是全球增長最快的地區(qū)之一；北美地區(qū)銷量達(dá)到3.4萬臺。中國、韓國、日本、美國和德國的總銷量占全球銷量的3/4。中國、美國、韓國、日本、德國、以色列等國是近年工業(yè)機器人技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及市場發(fā)展較活躍的地區(qū) 。

4、我國機器人發(fā)展進(jìn)入頂層設(shè)計階段

20世紀(jì)70年代初期我國開始機器技術(shù)研究，80年代初一些學(xué)術(shù)組織和相關(guān)研究機構(gòu)相繼成立，并實施國家“863計劃”。90年代，基本實現(xiàn)了國產(chǎn)機器人的商品化，一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的點焊、弧焊、裝配等產(chǎn)品相繼問世。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國機器人技術(shù)及產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展?！笆濉逼陂g國家對機器人發(fā)展做出了戰(zhàn)略調(diào)整，從單純的機器人技術(shù)研發(fā)向機器技術(shù)與自動化工業(yè)裝備擴展。“十一五”期間重點開展了機器人共性技術(shù)的研究。“十二五”期間，重點放在促進(jìn)機器人產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成上?！笆濉逼陂g，主要是加強頂層設(shè)計。《中國制造2025》把機器人作為重點發(fā)展領(lǐng)域，并專門出臺《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（(2016—2020年）》，機器人的發(fā)展成為實現(xiàn)《中國制造2025》的關(guān)鍵。2015年舉辦的首屆世界機器大會，大大提高了我國機器人產(chǎn)業(yè)的影響力。但是，我們也要認(rèn)識到，當(dāng)前我國機器人核心技術(shù)仍受制于人，相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量、性能、可靠性等方面也與國外產(chǎn)品有較大差距，總體的技術(shù)水平仍處于前沿跟蹤階段，只在部分特種機器人領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)并跑。

回顧機器人的概念產(chǎn)生、技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)形成的歷史過程，至少給我們帶來了幾點啟示。一是“Robot”一詞的出現(xiàn)和被廣泛使用，反映了技術(shù)創(chuàng)新中我們應(yīng)該遵循什么樣的倫理準(zhǔn)則。機器人因為代替人工作而出現(xiàn)，機器人因為要代替人給人們帶來恐懼與不安，技術(shù)發(fā)展的不確定性要求人們重視技術(shù)創(chuàng)新的倫理問題。二是機器人技術(shù)的發(fā)展歷程反映了技術(shù)積累與技術(shù)革命之間的關(guān)系。機器人技術(shù)是一項高級自動化技術(shù)，從機械自動化到電氣自動化，再到智能自動化不斷發(fā)展的過程，期間的歷次技術(shù)革命所帶來的技術(shù)創(chuàng)新對自動化成為一門學(xué)科都產(chǎn)生了重要影響。三是機器人產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展壯大過程反映了國家社會的需求、技術(shù)基礎(chǔ)積累和企業(yè)創(chuàng)新之間的關(guān)系。造成美國機器人產(chǎn)業(yè)、日本機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展不平衡性的重要原因，不是技術(shù)的差距而是產(chǎn)業(yè)政策的不同。

5、機器人發(fā)展簡史

古代機器人

黃帝時代：5000多年前，我國古代就已經(jīng)發(fā)明了用來指示方向的一種機械裝置“指南車”。

西周時期，我國的能工巧匠偃師研制出了能歌善舞的伶人，這是我國最早記載的機器人。

公元前1400年，古巴比倫人發(fā)明了“漏壺”，利用水流來計量時間。

公元前200年，古希臘人發(fā)明了“自動機”，以水、空氣和蒸汽壓力為動力的會動的雕像，可以自己開門，還可以借助蒸汽唱歌。

1738年，法國天才技師雅克·戴·沃康松（Jacques de Vaucanson）發(fā)明了“機器鴨”。

1773年，瑞士的鐘表匠皮埃爾·雅克德羅父子發(fā)明了能寫字和演奏的“玩偶”。

1801年，法國人約瑟夫·瑪麗·雅卡爾（Joseph MarieJacquard）)發(fā)明了提花織布機(Jacquard Loom)

現(xiàn)代機器人

1954年，美國人喬治·沃爾德制造出第一臺可編程的機器人

1958年，被譽為機器人之父的美國人約瑟夫·恩格爾伯格創(chuàng)建了世界上第一家機器人公司Unimation。

1959年， Unimation公司生產(chǎn)出第一臺工業(yè)機器人。

1965年，世界上第一個帶有視覺傳感器的機器人誕生。

1968年，美國斯坦福國家研究所研制的機器人Shakey具備了一定的人工智能。

1974年美國辛辛那提·米拉克龍公司開發(fā)了多關(guān)節(jié)機器人。

1979年，Unimation公司推出了PUMA機器人，是當(dāng)時技術(shù)最先進(jìn)的工業(yè)機器人。

2010年，日本發(fā)那科公司推出了第一臺學(xué)習(xí)控制機器人（Learning Control Robot）

2014年，日本推出了高仿真人形機器人

2015年，首屆機器人大會在中國召開，標(biāo)注著中國的機器人進(jìn)入大發(fā)展時期。

我國機器人發(fā)展現(xiàn)狀與思路

來源：學(xué)習(xí)時報，作者：何玉慶 梁波

很久以來，“制造出像人一樣的機器，從而將人類從繁重的勞動中解放出來”，就是人們的美好夢想：如古希臘詩人荷馬的長篇敘事詩《伊利亞特》中冶煉之神海倍斯特司用黃金鑄造的美麗侍女、中國西周時期能歌善舞的人造伶人、三國時期諸葛亮制作的木牛流馬等等。雖然這些傳說或記載的真實性不可盡信，但人們對于“類人機器”的向往可見一斑。自上世紀(jì)六十年代第一臺商業(yè)化的工業(yè)機器人誕生，經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，機器人技術(shù)在制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、軍事等眾多領(lǐng)域已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，正以獨特的方式影響著人類認(rèn)識世界和改造世界的能力。

機器人概念和分類

機器人種類繁多，其概念內(nèi)涵和外延均十分寬泛，并且應(yīng)用場合多種多樣，不同學(xué)科的研究人員、甚至不同領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)人員及用戶，對“機器人是什么”這一基本問題有著各自不同的理解和認(rèn)識。加之當(dāng)前很多公司利用機器人行業(yè)的影響將很多不具備機器人本質(zhì)特征的產(chǎn)品冠以機器人的名義推向市場，導(dǎo)致人們對于機器人概念的理解存在較大的模糊性。

聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會、國際機器人聯(lián)合會和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織技術(shù)委員會給出的機器人定義是：一種能夠執(zhí)行某種任務(wù)的、兩軸或者多軸可編程的、具有一定自主性（這里的自主性是指在沒有人的干預(yù)情況下能夠基于當(dāng)前狀態(tài)和感知執(zhí)行特定任務(wù)的能力）的驅(qū)動機構(gòu)。我國已故著名戰(zhàn)略科學(xué)家，被稱為“中國機器人之父”的蔣新松院士曾經(jīng)給機器人下過一個定義：一種具有擬人功能的機械電子裝置。這一概念高度概括了機器人的特征，至今對我們理解機器人系統(tǒng)仍然有極大的借鑒價值。綜上，筆者認(rèn)為能冠以機器人名稱的系統(tǒng)或產(chǎn)品應(yīng)具有以下兩個基本特征：一是能夠自動執(zhí)行某個、某些或某類任務(wù)；二是具有通過編程改變功能的能力。

關(guān)于機器人的分類也存在一些不同的觀點和看法。國際機器人聯(lián)合會根據(jù)用途分為兩大類：一是工業(yè)機器人；二是服務(wù)機器人，服務(wù)機器人又分為個人服務(wù)機器人和專業(yè)服務(wù)機器人。國內(nèi)目前通常將機器人分為工業(yè)機器人、特種機器人和服務(wù)機器人。

中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

第一，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模。工業(yè)機器人作為制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，是衡量一個國家制造水平和科技水平的重要標(biāo)志。早在“九五”期間，我國已經(jīng)掌握了工業(yè)機器人的設(shè)計和集成技術(shù)，研制出弧焊機器人、點焊機器人、切割機器人、噴涂機器人、平面關(guān)節(jié)型裝配機器人、直角坐標(biāo)型裝配機器人、移動搬運機器人、移動包裝機器人等國產(chǎn)工業(yè)機器人系列產(chǎn)品，實現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，迫使國外品牌產(chǎn)品降低了價格，培育了沈陽新松機器人公司等機器人企業(yè)，組織實施了100余項工業(yè)機器人應(yīng)用示范工程，在汽車、摩托車、家電、煙草、化工、電器等行業(yè)推廣應(yīng)用機器人自動工作站和機器人自動化生產(chǎn)線，在提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動成本、增強企業(yè)競爭力等方面發(fā)揮了重要作用。

最新的國際機器人聯(lián)合會數(shù)據(jù)顯示：2016年全球工業(yè)機器人銷量約29萬臺，同比增長14%，其中中國工業(yè)機器人銷量9萬臺，同比增長31%。而在2016年底中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟公布的《2016年上半年工業(yè)機器人市場統(tǒng)計數(shù)據(jù)》顯示：2016年上半年國內(nèi)機器人企業(yè)累計銷售19257臺機器人，較上年增長37.7%，增速比上年同期加快10.2%，實際銷量比上年增長70.8%。我國工業(yè)機器人市場規(guī)模已經(jīng)位居世界第一，國產(chǎn)機器人產(chǎn)品占據(jù)了可觀的市場份額，發(fā)展態(tài)勢迅猛，初具規(guī)模。

第二，特種機器人從無到有，已經(jīng)逐步形成產(chǎn)業(yè)化態(tài)勢。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，我國先后研制出一大批特種機器人并得到應(yīng)用，如：輔助骨外科手術(shù)機器人和腦外科機器人成功用于臨床手術(shù)，低空飛行機器人在南極科考中得到應(yīng)用，微小型探雷掃雷機器人參加了國際維和掃雷行動，空中搜索探測機器人、廢墟搜救機器人等地震搜救機器人成功問世，細(xì)胞注射微操作機器人已應(yīng)用于動物克隆實驗，國內(nèi)首臺腹腔微創(chuàng)外科手術(shù)機器人進(jìn)行了動物試驗并通過了鑒定，反恐排爆機器人已經(jīng)批量裝備公安和武警部隊；水下機器人在海底資源勘探、北極科考等領(lǐng)域獲得了成功應(yīng)用。

近年來，一些特種機器人陸續(xù)開始進(jìn)入市場，并且形成一定的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。如反恐排爆機器人已經(jīng)裝備我國公安部多個機構(gòu)，并且隨我國維和工兵分隊遠(yuǎn)赴黎巴嫩參與維和使命；工業(yè)級飛行機器人（無人機）是近些年涌現(xiàn)出來的一個新的裝備，其在農(nóng)業(yè)、電力、公安等領(lǐng)域已經(jīng)獲得了應(yīng)用，顯示出了極大的市場前景。國內(nèi)特種機器人產(chǎn)業(yè)化態(tài)勢已經(jīng)形成。

完善我國機器人技術(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策支持

大力支持機器人關(guān)鍵零部件制造水平提升，擺脫機器人相關(guān)基礎(chǔ)工業(yè)落后局面。目前我國自主研發(fā)的機器人產(chǎn)品中，減速器、伺服電機等核心器件依賴進(jìn)口的現(xiàn)象仍未根本改變，在2016年工信部等單位聯(lián)合印發(fā)的《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》中對該問題予以明確，并提出了發(fā)展規(guī)劃。應(yīng)盡快選擇支持重點單位，開展基礎(chǔ)研發(fā)工作，但在具體執(zhí)行過程中要注意：既要避免重復(fù)投入，也要避免低水平的惡性競爭。

抓住特種機器人和服務(wù)機器人發(fā)展的黃金機遇，提升我國機器人技術(shù)與產(chǎn)品自主研發(fā)水平。相對于工業(yè)機器人來說，特種機器人和服務(wù)機器人尚處于市場化的初期，國外尚沒有商業(yè)巨頭出現(xiàn)，但由于應(yīng)用場景廣泛、市場潛力巨大，人們對相關(guān)產(chǎn)品的預(yù)期極高，背后隱藏著巨大的產(chǎn)業(yè)化商機。我們應(yīng)抓住機遇，大力發(fā)展智能性與自主性、環(huán)境感知與路徑規(guī)劃、導(dǎo)航定位與控制、人機交互和多機協(xié)調(diào)與合作等核心技術(shù)，搶占先機。

在推動技術(shù)發(fā)展的同時，要注重政府引導(dǎo)作用，通過制度創(chuàng)新形成良好的發(fā)展環(huán)境。與機器人發(fā)展水平最高的日、美、德三國相比，我國機器人在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展上均存在差距。技術(shù)差距的內(nèi)在原因是制度、政策、環(huán)境和人才，產(chǎn)業(yè)差距的主要原因是機器人關(guān)鍵核心技術(shù)水平低、缺乏統(tǒng)一的頂層設(shè)計與規(guī)劃以及企業(yè)相關(guān)人才嚴(yán)重不足。因此，國家應(yīng)有長期的政策和規(guī)劃作保證，從戰(zhàn)略上完善頂層設(shè)計，加強政策引導(dǎo)，以行業(yè)需求引領(lǐng)機器人技術(shù)發(fā)展，避免分散封閉、簡單重復(fù)、小而全且經(jīng)費導(dǎo)向碎片化等傾向。

目前我國正處于經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，“注重新技術(shù)研發(fā)，抓住新市場機遇”是提升我國經(jīng)濟活力的重要抓手之一。相信隨著相關(guān)制度的完善、投入的持續(xù)增加，在不久的將來，我國必將在世界機器人舞臺上占有一席之地。

來源：《張江科技評論》,學(xué)習(xí)時報

作者：王國強 鄧元慧  中國科協(xié)創(chuàng)新戰(zhàn)略研究院
          何玉慶 梁波

編輯：IPRdaily 趙珍  /   校對：IPRdaily   縱橫君

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