第六章
智能机器人

机器人很早之前就屡屡出现在人类的科幻作品中，20世纪中叶，第一台工业机器人在美国诞生。如今，随着计算机、微电子等信息技术的快速进步，机器人技术的开发速度越来越快，智能化程度越来越高，应用范围也得到了极大的扩展。机器人在工业、家庭服务、医疗、教育、军事等领域大显神通。人与机器人，正在改变世界。

什么是机器人？

机器人是指由仿生元件组成并具备运动特性的机电设备，它具有操作物体以及感知周围环境的能力。

对于机器人的分类，虽然国际上没有统一的标准，但一般可以按照应用领域、用途、结构形式以及控制方式等标准进行分类。按照应用领域的不同，当前机器人主要分为两种，即工业机器人和服务机器人（见图2-4）。1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。”按用途进一步细分，工业机器人可分为搬运机器人、焊接机器人、装配机器人、真空机器人、码垛机器人、喷漆机器人、切割机器人、洁净机器人等。作为机器人家族中的新生代，服务机器人尚没有一个特别严格的定义，各国科学家对它的看法也不尽相同。其中，认可度较高的定义来自国际机器人联合会（International Federation of Robotics, IFR）的提法：“服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人类健康的服务工作，但不包括从事生产的设备。”我国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》中对服务机器人的定义为，“智能服务机器人是在非结构环境下为人类提供必要服务的多种高技术集成的智能化装备。”服务机器人可细分为专业服务机器人、个人/家用服务机器人。

工业机器人产业应用成熟并稳步增长

工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广。作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。自全球金融风暴过后，市场复苏使得机器人行业恢复好转，全球机器人行业增长态势延续，市场规模不断扩大（见图2-5），各国政府和跨国企业在机器人行业投资活跃。2016年全球工业机器人订单量258900台，存货1779000台；中国85000台，存货332300台。据联合国欧洲经济委员会（UNECE）和国际机器人联合会（IFR）的统计，世界机器人市场前景看好，从20世纪下半叶起，世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。其中，亚洲机器人增长幅度最为突出，高达43%。

我国的工业机器人产业从80年代起步起至今已有30多年的时间，如今产业发展到了何种程度，又有哪些特点呢？

市场规模急速扩大

2015年以来，我国经济下行压力进一步加大，企业面临超出预期的困难和挑战。受国内外经济的综合影响，同时随着我国劳动力成本的快速上涨，人口红利逐渐消失，工业企业对包括工业机器人在内的自动化、智能化装备需求快速上升。

自主品牌机器人未成规模化

随着《中国制造2025》及其重点领域技术路线图的发布和发改委、财政部、工信部等三部委《智能制造装备创新发展工程实施方案》的出台，以及工信部智能制造试点示范专项行动等政策的实施，中国机器人市场前景广阔，国际机器人巨头纷纷加入中国市场，国内市场竞争加剧，发展壮大我国自主品牌机器人已成为当务之急。

应用领域不断延伸

随着国家层面出台的《工业和信息化部关于推进工业机器人产业发展的指导意见》《原材料工业两化深度融合推进计划（2015—2018年）》《民爆安全生产少（无）人化专项工程实施方案》等相关政策不断推进落实，以及地方政府出台的相关推进举措，工业机器人的应用领域从目前的汽车、电子、金属制品、橡胶塑料等行业，逐渐延伸到纺织、物流、国防军工、民用爆破、制药、半导体、食品、原材料等行业。

应用区域不断扩展

近年来，在需求快速扩张及国家自主创新政策作用下，国内一大批企业或自主研制或与科研院所合作，进入机器人研制和生产行列，我国工业机器人和服务机器人分别进入了初步产业化和产业孕育阶段。其中，工业机器人发展已形成环渤海、长三角、珠三角和中西部四大产业集聚区（见表2-4）。

服务机器人产业还处于起步阶段

服务机器人的出现时间稍晚于工业机器人，20世纪90年代才正式登上历史舞台。从目前发展状况来看，全球服务机器人尚处于起步阶段，市场化程度不高，但由于受到简单劳动力不足及人口老龄化等刚性驱动和科技发展促进的影响，服务机器人产业发展非常迅速，应用范围也在逐步扩大。服务机器人按照其应用领域划分，主要包括个人/家用服务机器人和专业服务机器人两大类。其中，个人/家用服务机器人主要包括教育机器人、扫地机器人、娱乐机器人、残障辅助机器人等；专业服务机器人主要包括国防机器人、野外机器人、医疗机器人、物流机器人等。目前世界上已经有20多个国家涉足服务型机器人开发。在日本、北美和欧洲，迄今已有7种类型计几十款服务型机器人进入实验和半商业化应用。在服务机器人领域，发展处于前列的国家中，西方国家以美国、德国和法国为代表，亚洲以日本和韩国为代表。

随着“人工智能”时代的到来，发达国家纷纷将服务机器人产业列为国家的发展战略。我国也陆续出台相关政策，将服务机器人作为未来优先发展的战略技术，重点攻克一批智能化高端装备，发展和培育一批产值超过100亿元的服务机器人核心企业。其中，公共安全机器人、医疗康复机器人、仿生机器人平台和模块化核心部件等四大任务是重中之重。在政策的大力支持下，我国服务机器人产业正在快速扩张。当前我国服务机器人市场现状有以下特点：

市场渗透率低

由于我国服务机器人产业起步较晚，加之我国城乡居民消费能力不高，服务机器人在中国市场的渗透率较低。我国的服务机器人于2005年前后才初具规模。国内专门研发生产服务机器人的企业少且多半集中于低端市场，与日本、美国等发达国家相比差距较大。目前，产业化已经初具规模的产品包括清洁机器人、教育娱乐机器人等，但也陆续涌现了一批研产结合良好的企业。

应用场景日趋成熟

服务机器人的应用场景涉及个人/家庭服务类、医疗类、军用类以及特殊应用类等。个人/家庭服务机器人主要包括智能家居、娱乐教育、安全健康和信息服务这四大类，技术相对简单，应用场景明确，商业可行性高，是服务机器人行业发展最成熟、竞争最激烈的领域。目前，我国已有数家企业涉足该领域。医疗机器人可分为手术机器人和康复机器人两大子领域。医疗机器人在我国仍处于发展缓慢的起步阶段，缺乏专门的人才和技术，整体水平不高，与发达国家差距巨大。目前，我国还没有成型的规模化医用机器人产品，医用机器人在各大医院的普及率也较低。军用机器人可分为地面军用机器人、空中机器人、水下机器人和空间机器人。目前，我国军用机器人还处在研发的初级阶段，新松机器人于2014年6月成为军队采购的一级供应商，且具备军工产品二级保密资格及计算机信息系统集成一级资质等多项资质，是我国唯一一家获此殊荣的机器人企业。另外，我国对公共安全、农业、测绘等特殊应用类机器人也有较大需求。目前，我国有部分上市公司通过兼并收购或业务升级进军消防、巡视等公共安全服务机器人领域，已经取得初步成效。在农业和测绘应用领域，我国农业机械化程度还较低，地面农用机器人技术还处于技术研究过程当中，测绘作业也缺乏高科技支持。无人机经济性更高，实用性更强，市场前景广阔。

市场前景良好

服务机器人在国内发展的阻力远远小于工业机器人。一方面是因为服务机器人是中国公司和国外公司差距较小的领域。这是由于服务机器人往往要针对特定市场进行开发，可以发挥中国本土公司与行业紧密结合的优势，从而在与国外公司竞争中占据优势地位；另一方面，国外服务机器人也属于新兴行业，目前比较大的服务机器人公司产业化历史也多在5～10年，大量公司仍处于前期研发阶段，这也在时间上客观给予中国公司缩小差距的机会。再者，服务机器人更靠近消费端，市场空间非常广阔。在人口老龄化加剧以及劳动力成本急剧上升等刚性因素的驱动下，服务机器人产业必将迎来大发展的春天。

全球机器人发展趋势

工业大国出台机器人产业政策。工业大国提出机器人产业政策，如德国工业4.0、日本机器人新战略、美国先进制造业伙伴计划皆将机器人产业发展作为重要内容，不仅将促使工业机器人市场持续增长，也将带动专业型与个人/家庭型服务机器人市场快速增长。

汽车工业仍为工业机器人主要用户。现阶段汽车工业制造厂商仍然是工业机器人的最大用户，以2014年汽车工业使用机器人密度来看，日、德、美、韩每万名员工中皆使用超过一千台以上的工业机器人。由于日本、德国、美国与韩国均是汽车工业大国，未来工业机器人的主要需求仍在汽车工业。

双臂协力型机器人为工业机器人市场新亮点。随着人力成本持续增长，包括组装代工大厂与中小企业等的人力成本负担相对沉重，加上人口老化严重，国家劳动力短缺，使得双臂协力型机器人成为降低人力成本、提高生产效率与补足劳力缺口等的解决方案。

服务机器人市场成长动能十分可期。现阶段服务机器人以扫地机器人、娱乐机器人及医疗看护机器人等支撑整体市场。此外，部分国家和地区农业人口高龄化日益严重，因此也将带动农业机器人的需求增长。

我国机器人产业发展趋势

研发能力进一步增强。国内工业机器人起步较晚，目前已初步形成产业化，也诞生了一些实力雄厚的标杆企业，但总体研发创新能力落后于世界先进水平，与国际先进制造强国差距仍较明显。要打破技术壁垒降低成本、突破重点产品向中高端制造迈进，还需要加强人才队伍建设，投入更多的研发力量和时间精力。

智造升级势不可挡。随着国内劳动力人口增长趋缓，劳动力占总人口的比例也在迅速下滑，未来将面临劳动力短缺的状况，人口红利也将随之消失。目前最有效的方法就是进行制造业的自动化升级改造。在政府的大力扶持和传统产业转型升级的拉动下，机器人概念或将持续火爆，市场参与热度继续上升。

服务机器人或将赶超。当下人口老龄化加剧和劳动力成本飙升，其他社会刚性需求增多，在这样的背景驱动下，服务机器人的普及成为必然。另外，在这个新兴行业，中国发展程度与发达国家差距较小，结合本土文化开发特色需求场景，可获取竞争优势。因此，服务机器人产业具有更大的机遇与空间，或将成为未来机器人制造业主力军，市场份额不可估量。

扶持政策将趋于规范。国内机器人产业因政府利好政策和极具潜力的市场空间引来大量跟风资本，存在过热隐患，为缓解机器人行业盲目扩张和“高端产业低端化”的趋势，政府将进一步规范完善鼓励扶持体系，助力市场有序化形成，促进机器人行业良性稳健发展。