1784年，蒸汽(qi)機的誕生(sheng)成為第一(yi)次工(gong)業革(ge)命(ming)的里(li)程碑，由此產生(sheng)了(le)(le)(le)新(xin)一(yi)代(dai)的蒸汽(qi)動力引擎，帶動了(le)(le)(le)第一(yi)次工(gong)業革(ge)命(ming)。蒸汽(qi)動力引擎是結合(he)了(le)(le)(le)工(gong)、技、貿的“科技化+工(gong)業化”，奠定了(le)(le)(le)工(gong)業時代(dai)成功的基(ji)礎。

同樣(yang)的(de)，在今天，科技(ji)化(hua)與工(gong)業(ye)(ye)(ye)化(hua)的(de)結合(he)也(ye)會促(cu)進新(xin)一時期工(gong)業(ye)(ye)(ye)時代的(de)發展。在以(yi)信息(xi)化(hua)、數(shu)字化(hua)為特(te)征的(de)新(xin)興技(ji)術(shu)里，工(gong)業(ye)(ye)(ye)機器(qi)人的(de)力(li)量(liang)不(bu)可小覷(qu)——工(gong)業(ye)(ye)(ye)機器(qi)人扮演了怎(zen)樣(yang)的(de)角色(se)？工(gong)業(ye)(ye)(ye)機器(qi)人只是純(chun)粹的(de)技(ji)術(shu)嗎(ma)？發展工(gong)業(ye)(ye)(ye)機器(qi)人，又需要面對多少挑戰？

工業(ye)機(ji)器人的最大貢獻(xian)

工(gong)業機(ji)器(qi)人是面向工(gong)業的多關節機(ji)械(xie)手或多自(zi)由度的機(ji)器(qi)裝置，能夠(gou)自(zi)動執行(xing)工(gong)作。作為依賴(lai)自(zi)身動力和控制(zhi)(zhi)能力來(lai)實現各種功能的一種機(ji)器(qi)，它可以接受人類指揮，也可以按照預(yu)先編(bian)排的程序運行(xing)，還可以根據人工(gong)智能技(ji)術制(zhi)(zhi)定的原則綱領行(xing)動。

事實上(shang)，從(cong)古至今，人類一直在(zai)(zai)研究如(ru)何減少工作量(liang)的(de)方法，盡量(liang)使工作更加方便快捷又不失質量(liang)地高效完成。早(zao)(zao)在(zai)(zai)三千多(duo)年前的(de)西周(zhou)時代，我國就出現了能歌善舞的(de)木偶(ou)，稱(cheng)為“倡者”，這可能也(ye)是世界(jie)上(shang)最早(zao)(zao)的(de)“機器(qi)人”。

近代以(yi)來，伴隨著(zhu)第一次(ci)、第二次(ci)工(gong)(gong)業革命，各(ge)種(zhong)機(ji)(ji)械裝置不斷被發(fa)明(ming)與應用，工(gong)(gong)業機(ji)(ji)器(qi)(qi)人呼之(zhi)欲出。上世紀50、60年代，隨著(zhu)機(ji)(ji)構理(li)論和(he)伺服理(li)論的發(fa)展，機(ji)(ji)器(qi)(qi)人進入了使用化階段。1960年，美國AMF公(gong)司生產(chan)了柱坐標型Versatran機(ji)(ji)器(qi)(qi)人，可作點位和(he)軌跡(ji)控制，成(cheng)為世界上第一種(zhong)用于工(gong)(gong)業生產(chan)的機(ji)(ji)器(qi)(qi)人。

上世紀70年代，隨著計(ji)算(suan)機技(ji)(ji)術(shu)(shu)、現代控制技(ji)(ji)術(shu)(shu)、傳感技(ji)(ji)術(shu)(shu)、人(ren)工智能技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)發展(zhan)(zhan)，工業(ye)機器(qi)人(ren)得(de)到了迅速發展(zhan)(zhan)。這(zhe)段時期(qi)的(de)(de)機器(qi)人(ren)具有記憶、存儲(chu)能力，按相應程序重復作業(ye)，但(dan)對(dui)周圍環境基本沒(mei)有感知與反饋控制能力。這(zhe)種機器(qi)人(ren)也被稱作第一代機器(qi)人(ren)。

進(jin)(jin)入(ru)80年代(dai)，隨著(zhu)傳感(gan)(gan)(gan)技術(shu)，包括視(shi)覺(jue)傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)、非視(shi)覺(jue)傳感(gan)(gan)(gan)器(qi)（力覺(jue)、觸覺(jue)、接近(jin)覺(jue)等）以及信(xin)息處(chu)理(li)技術(shu)的發展，有感(gan)(gan)(gan)覺(jue)的第(di)二代(dai)機(ji)器(qi)人(ren)應技術(shu)而生。第(di)二代(dai)機(ji)器(qi)人(ren)已經能夠(gou)獲得作(zuo)業(ye)環境和作(zuo)業(ye)對象的部分有關信(xin)息，進(jin)(jin)行一(yi)定的實時處(chu)理(li)，引導機(ji)器(qi)人(ren)進(jin)(jin)行作(zuo)業(ye)。

第三代(dai)機(ji)器(qi)人也就是(shi)(shi)目前的“智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)機(ji)器(qi)人”。智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)機(ji)器(qi)人不僅具(ju)有比第二(er)代(dai)機(ji)器(qi)人更加(jia)完(wan)善的環境感知能(neng)(neng)力(li)，而(er)且(qie)還具(ju)有邏輯思維、判斷和決(jue)策能(neng)(neng)力(li)，可根據作業要求與環境信(xin)息自(zi)主地進行工作。智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)機(ji)器(qi)人是(shi)(shi)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)制造(zao)的重要組成部分，是(shi)(shi)實現智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)生產和打造(zao)智(zhi)(zhi)慧工廠的重要利器(qi)。

工業(ye)(ye)機(ji)(ji)(ji)器(qi)人是(shi)(shi)智能制(zhi)造(zao)的(de)關(guan)鍵一環(huan)。究其原(yuan)因，對(dui)(dui)于(yu)工業(ye)(ye)機(ji)(ji)(ji)器(qi)人來說，能夠協助解決(jue)制(zhi)造(zao)過程中的(de)問題是(shi)(shi)首先要考慮的(de)。或者(zhe)說，正如過去(qu)的(de)任何一次工業(ye)(ye)革命中，機(ji)(ji)(ji)器(qi)對(dui)(dui)生產(chan)率(lv)的(de)提高(gao)一樣，工業(ye)(ye)機(ji)(ji)(ji)器(qi)人最大(da)的(de)貢(gong)獻是(shi)(shi)在于(yu)對(dui)(dui)制(zhi)造(zao)業(ye)(ye)生產(chan)力的(de)改善而不是(shi)(shi)機(ji)(ji)(ji)器(qi)人自身的(de)獲(huo)利。

究(jiu)其(qi)原因，工業機器人(ren)的(de)智能部分可以(yi)以(yi)“代理”的(de)方式(shi)來看(kan)——任務分配至控(kong)制系統(tong)的(de)底層(ceng)進(jin)(jin)行(xing)處(chu)理，加上傳感器、視覺影(ying)像、邏輯(ji)控(kong)制與通(tong)信共同協(xie)作而達成底層(ceng)級(ji)（或稱為核心層(ceng)）的(de)精(jing)簡有效的(de)控(kong)制系統(tong)。系統(tong)里眾(zhong)多的(de)“代理”相互(hu)溝通(tong)進(jin)(jin)而產生了(le)一個群體(ti)智能。

這個群體智能可以(yi)應用(yong)在(zai)各種各樣的生產活(huo)動中，可以(yi)是在(zai)不(bu)同的單(dan)品生產線中，也可以(yi)在(zai)不(bu)同的生產規模中，包括使(shi)用(yong)在(zai)一些柔性生產線上(shang)(shang)。將工(gong)業(ye)機器人(ren)應用(yong)到工(gong)業(ye)生產線上(shang)(shang)，不(bu)僅可以(yi)提(ti)高生產效率，還可以(yi)改善工(gong)作環(huan)境，保證(zheng)工(gong)人(ren)的生命安全(quan)，同時減少原材(cai)料的損耗，從源頭降低了工(gong)業(ye)成本(ben)。

自德國首先于2011年提出(chu)以智能(neng)制造為核心(xin)的(de)“工(gong)(gong)(gong)業(ye)4.0”戰(zhan)略之(zhi)后，以智能(neng)化為標志的(de)第(di)四(si)代(dai)工(gong)(gong)(gong)業(ye)革命就在(zai)全球范圍內蓬勃展(zhan)開。其(qi)中，工(gong)(gong)(gong)業(ye)機器人作為工(gong)(gong)(gong)業(ye)化和信息化的(de)完(wan)美(mei)結(jie)合(he)，以其(qi)天然(ran)的(de)數字(zi)化特性，打通了單個生產設(she)備到整個生產網絡(luo)的(de)連(lian)接，進而(er)支撐起第(di)四(si)次工(gong)(gong)(gong)業(ye)革命豐富多彩的(de)應用場(chang)景。

如果說，過去二十年互聯網的(de)發(fa)展(zhan)聯通了我們每一(yi)個人(ren)，那么未(wei)來二十年工業互聯網的(de)發(fa)展(zhan)將會聯通每一(yi)臺工業機器人(ren)，從而帶來生產效率乃至(zhi)生產方(fang)式的(de)全面革新。

政策孵化(hua)，技術與需求共振

合肥工業(ye)大學機械工程學院院長訾斌(bin)在CAIRDC2021中(zhong)國人(ren)工智能(neng)與(yu)(yu)機器人(ren)開發者大會上表示，“制(zhi)造業(ye)是一(yi)個國家(jia)工業(ye)發展的(de)基石(shi)，而機器人(ren)被譽為‘制(zhi)造業(ye)皇(huang)冠(guan)頂端(duan)的(de)明(ming)珠’，其研發、制(zhi)造、應用是衡量一(yi)個國家(jia)創新能(neng)力與(yu)(yu)高端(duan)制(zhi)造業(ye)水平的(de)重要(yao)標志(zhi)。”

當(dang)前，我(wo)國工(gong)(gong)業機(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)發(fa)展風頭正(zheng)勁。工(gong)(gong)業和信息化部(bu)發(fa)布的(de)(de)《2020年1-12月機(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)行(xing)業運(yun)行(xing)情況》顯示，2020年累計生產工(gong)(gong)業機(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)23.7萬(wan)套，同比(bi)增長19.1%，創下我(wo)國工(gong)(gong)業機(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)單年產量最高紀錄。中(zhong)國制造(zao)向“中(zhong)國智造(zao)”升級中(zhong)，機(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)正(zheng)在扮演著越來越重要的(de)(de)角色(se)。

并且(qie)，國(guo)家(jia)統計局日前發布的消息也顯示(shi)，2021年(nian)1-2月份(fen)，全國(guo)規模以上工業(ye)企業(ye)的工業(ye)機器人產量(liang)4.54萬套，同比增長117.6%，創下(xia)歷年(nian)同期新高。

工(gong)業機器人得以發展(zhan)，根本上是(shi)(shi)由于技術(shu)(shu)進(jin)步規(gui)模效應帶動工(gong)業機器人價格(ge)下(xia)降。工(gong)業機器人發展(zhan)的(de)初(chu)期階段，高昂的(de)價格(ge)一(yi)度是(shi)(shi)阻礙眾多中小企業購置設備(bei)、建設智(zhi)能(neng)化生產線的(de)主要因素(su)。而隨(sui)著國(guo)產工(gong)業機器人帶來的(de)市場沖擊，制造(zao)技術(shu)(shu)的(de)進(jin)步和制造(zao)成本的(de)快速(su)下(xia)降，工(gong)業機器人近幾(ji)年(nian)價格(ge)呈現明顯的(de)下(xia)降趨勢。

以我國進(jin)出口價(jia)格(ge)(ge)和全(quan)球價(jia)格(ge)(ge)為(wei)例，我國進(jin)口機(ji)器(qi)人(ren)均(jun)價(jia)從2009年(nian)(nian)(nian)的3.00萬(wan)(wan)美(mei)(mei)(mei)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)/臺(tai)下降到2016年(nian)(nian)(nian)的1.68萬(wan)(wan)美(mei)(mei)(mei)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)/臺(tai)，復合(he)年(nian)(nian)(nian)均(jun)增(zeng)長率為(wei)-7.9%；出口均(jun)價(jia)從2011年(nian)(nian)(nian)的2.93萬(wan)(wan)美(mei)(mei)(mei)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)/臺(tai)下降到2016年(nian)(nian)(nian)的0.52萬(wan)(wan)美(mei)(mei)(mei)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)/臺(tai)，復合(he)年(nian)(nian)(nian)均(jun)增(zeng)長率為(wei)-29.3%；全(quan)球工業機(ji)器(qi)人(ren)均(jun)價(jia)從2009年(nian)(nian)(nian)的6.33萬(wan)(wan)美(mei)(mei)(mei)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)/臺(tai)下降到2016年(nian)(nian)(nian)的4.45萬(wan)(wan)美(mei)(mei)(mei)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)/臺(tai)，復合(he)年(nian)(nian)(nian)均(jun)增(zeng)長率為(wei)-4.9%。

此外，制(zhi)造業方面，人力(li)成本正在不斷提高(gao)，對勞(lao)動密(mi)集型(xing)產(chan)業造成明顯沖擊，企(qi)業為(wei)壓(ya)縮成本轉向更經濟(ji)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)模式，機器換人成為(wei)大勢所趨。隨(sui)著中國經濟(ji)的(de)(de)(de)(de)高(gao)速發展，制(zhi)造業從業人員年(nian)(nian)(nian)均工資從2009年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)2.68萬(wan)(wan)元增(zeng)長至2017年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)6.45萬(wan)(wan)元，GAGR11.59%。

同時，適齡勞動人(ren)(ren)口下(xia)降，人(ren)(ren)口紅利消失倒逼產業(ye)發展(zhan)。從人(ren)(ren)口結構上看(kan)，我國(guo)15-64歲人(ren)(ren)口占(zhan)比從2010年的74.50%的高(gao)點(dian)開(kai)始(shi)下(xia)降，到2017年僅為71.82%。從人(ren)(ren)口自(zi)然增長率看(kan)，近15年低(di)位穩定于5%左右。這(zhe)意味著，未來我國(guo)適齡勞動人(ren)(ren)口占(zhan)比仍將處于較低(di)水(shui)平，對產業(ye)自(zi)動化發展(zhan)產生迫切需(xu)求。

當然，工業機(ji)(ji)器(qi)人的(de)(de)高速發(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)也(ye)離不(bu)開政(zheng)策(ce)(ce)的(de)(de)驅動。工業機(ji)(ji)器(qi)人在國(guo)內的(de)(de)發(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)最(zui)早可追溯到科技部的(de)(de)863項目。2006年2月，國(guo)務院印發(fa)了《國(guo)家中(zhong)長期科學和技術(shu)發(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)規劃綱要(yao)（2006-2020年）》，智能(neng)機(ji)(ji)器(qi)人首次(ci)被(bei)納入前(qian)沿技術(shu)中(zhong)的(de)(de)先進制(zhi)造技術(shu)。之后隨(sui)著(zhu)2015年《中(zhong)國(guo)制(zhi)造2025》戰(zhan)略出(chu)臺并實施，各級地(di)方政(zheng)府積極推進地(di)區規劃政(zheng)策(ce)(ce)落實，中(zhong)國(guo)工業機(ji)(ji)器(qi)人產業也(ye)迎來了迅速發(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)。

從制造到(dao)應用(yong)，仍需彌合(he)差距

機(ji)器人(ren)替代(dai)人(ren)工(gong)生產(chan)是制(zhi)造業重要的(de)發展趨勢，是實現(xian)智能制(zhi)造的(de)基礎，也是未來實現(xian)工(gong)業自(zi)動化(hua)、數字化(hua)、智能化(hua)的(de)保障。盡管當前(qian)我國工(gong)業機(ji)器人(ren)在制(zhi)造和(he)工(gong)業設施領域的(de)應用(yong)變革勢頭(tou)迅猛，但無論是從制(zhi)造業方面還是應用(yong)方面來看，我國工(gong)業機(ji)器人(ren)與發達國家之間依(yi)然存在較大差距。

從制(zhi)(zhi)造(zao)方面(mian)來(lai)看，工業機器人是沿著(zhu)把自(zi)動(dong)化(hua)作為底層技術(shu)，再走向數字化(hua)、網絡化(hua)、智能化(hua)發展(zhan)的(de)(de)脈絡，越往上(shang)走，越需要芯片、軟件和(he)算(suan)法的(de)(de)助(zhu)力。而即便自(zi)2010年起我國的(de)(de)制(zhi)(zhi)造(zao)業產值就已超過美國，規模(mo)發展(zhan)水平(ping)較高，但(dan)質量效益并不高，仍(reng)然(ran)有很大(da)的(de)(de)提升空間(jian)。

時下，發(fa)達國(guo)(guo)家的(de)工業(ye)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)制造已經(jing)進(jin)入到了(le)智能(neng)階(jie)(jie)段，而我國(guo)(guo)還處于入門階(jie)(jie)段。據《第(di)一財經(jing)》報道(dao)(dao)，國(guo)(guo)產工業(ye)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)憑借性價比(bi)、渠道(dao)(dao)等優(you)勢，已經(jing)占(zhan)據了(le)國(guo)(guo)內(nei)很多細分領域(yu)的(de)大部分市場，但在關(guan)鍵技術(shu)、材料、零部件(jian)等方面還是與國(guo)(guo)際的(de)先進(jin)水(shui)平(ping)有一定差距。

新安裝的(de)機(ji)器(qi)(qi)人中(zhong)，有71%的(de)零部件皆來源于國外，國產(chan)化率(lv)不足30%。其中(zhong)，在(zai)上(shang)游最重(zhong)要的(de)三大(da)零部件——減速器(qi)(qi)、伺(si)服電機(ji)和控制器(qi)(qi)中(zhong)，國產(chan)化率(lv)分別約為30%、22%、35%，相(xiang)對較低，在(zai)產(chan)品精度(du)、穩(wen)定性等(deng)方面依舊存在(zai)很大(da)成長空間。

同(tong)時，我國工(gong)業(ye)機器人(ren)(ren)同(tong)質化(hua)十分嚴重。現(xian)(xian)階段(duan)，很多(duo)工(gong)業(ye)機器人(ren)(ren)品牌的(de)產(chan)品在性能、外觀、技術甚至是營銷(xiao)手段(duan)上(shang)都呈現(xian)(xian)出相互(hu)模仿的(de)現(xian)(xian)象，就(jiu)連各個廠商研(yan)發產(chan)品的(de)核(he)心(xin)技術和生產(chan)目的(de)都是一樣的(de)。因此，縱(zong)觀現(xian)(xian)在的(de)工(gong)業(ye)機器人(ren)(ren)市(shi)場，幾乎沒有什么表現(xian)(xian)突出、具有一定(ding)競爭力的(de)機器人(ren)(ren)產(chan)品。

在應(ying)(ying)用方(fang)面，發達國(guo)家的工(gong)(gong)業(ye)機器人(ren)(ren)已(yi)經有一套(tao)完整的設備應(ying)(ying)用在工(gong)(gong)業(ye)生產線(xian)上，并且在運用工(gong)(gong)業(ye)機器人(ren)(ren)方(fang)面已(yi)經十(shi)分(fen)熟練，甚(shen)至于不需(xu)要配備專門(men)的工(gong)(gong)業(ye)機器人(ren)(ren)操作(zuo)(zuo)人(ren)(ren)員，就可以使工(gong)(gong)業(ye)機器人(ren)(ren)完成(cheng)其(qi)運行。但(dan)是(shi)，我國(guo)的工(gong)(gong)業(ye)機器人(ren)(ren)應(ying)(ying)用還需(xu)要配備專門(men)的工(gong)(gong)業(ye)機器人(ren)(ren)技術操作(zuo)(zuo)人(ren)(ren)員，來輔助完成(cheng)操作(zuo)(zuo)。

日本在十九世紀(ji)二(er)十年代工(gong)(gong)(gong)業機(ji)器人(ren)就已經普(pu)及，但(dan)目前為止，我國工(gong)(gong)(gong)業機(ji)器人(ren)的發展仍處于(yu)初級(ji)階段，正(zheng)面臨著向(xiang)高端轉變(bian)，承接(jie)國際先進制(zhi)造，以及國際分(fen)工(gong)(gong)(gong)等重大(da)挑戰。

工(gong)業機器(qi)人(ren)的(de)(de)不(bu)斷(duan)發展創(chuang)新對從業人(ren)員提出了更高的(de)(de)要求，而該領域的(de)(de)人(ren)才供需失衡的(de)(de)矛盾正(zheng)日益凸顯(xian)。在制造方(fang)面，伺服(fu)電機、控(kong)制器(qi)、減速器(qi)成為制約中國工(gong)業機器(qi)人(ren)產業的(de)(de)主要瓶(ping)頸，而我(wo)國這方(fang)面的(de)(de)技術人(ren)才極為匱乏。在應(ying)用(yong)方(fang)面，相應(ying)操作維(wei)護、系統安裝調試、系統集成等工(gong)業機器(qi)人(ren)應(ying)用(yong)人(ren)才缺(que)口很大。

工(gong)業(ye)(ye)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)最(zui)大的(de)(de)(de)貢(gong)獻就是(shi)在于對(dui)制(zhi)造業(ye)(ye)生產力的(de)(de)(de)改(gai)善而不是(shi)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)自身的(de)(de)(de)獲利。隨著(zhu)控制(zhi)、驅動和傳感技術的(de)(de)(de)進步，機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)可以處理的(de)(de)(de)工(gong)作范圍還在不斷擴大，其(qi)帶來(lai)的(de)(de)(de)改(gai)變將是(shi)長遠(yuan)而超(chao)越想像的(de)(de)(de)。