1784年，蒸(zheng)(zheng)汽機(ji)的(de)(de)誕生成(cheng)為第一次(ci)工(gong)業(ye)革命(ming)的(de)(de)里程碑，由此產(chan)生了新一代的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽動力引擎(qing)，帶動了第一次(ci)工(gong)業(ye)革命(ming)。蒸(zheng)(zheng)汽動力引擎(qing)是結合了工(gong)、技、貿(mao)的(de)(de)“科技化+工(gong)業(ye)化”，奠定(ding)了工(gong)業(ye)時代成(cheng)功的(de)(de)基礎。

同樣的，在今天，科技(ji)化與工(gong)業(ye)(ye)化的結合也會促進新(xin)(xin)一(yi)時期工(gong)業(ye)(ye)時代(dai)的發展(zhan)。在以信息(xi)化、數字化為特征的新(xin)(xin)興(xing)技(ji)術里，工(gong)業(ye)(ye)機器(qi)人(ren)的力量(liang)不可小覷——工(gong)業(ye)(ye)機器(qi)人(ren)扮演(yan)了怎樣的角色？工(gong)業(ye)(ye)機器(qi)人(ren)只是純(chun)粹的技(ji)術嗎？發展(zhan)工(gong)業(ye)(ye)機器(qi)人(ren)，又需要(yao)面對多少挑戰？

工業(ye)機器(qi)人的最(zui)大貢(gong)獻(xian)

工業機器(qi)人(ren)是面向工業的多關節機械手或多自(zi)由度(du)的機器(qi)裝(zhuang)置，能(neng)夠(gou)自(zi)動(dong)(dong)(dong)執(zhi)行(xing)工作(zuo)(zuo)。作(zuo)(zuo)為依賴自(zi)身動(dong)(dong)(dong)力(li)和控制能(neng)力(li)來(lai)實現各種(zhong)功(gong)能(neng)的一(yi)種(zhong)機器(qi)，它可以接(jie)受人(ren)類指揮，也可以按(an)照預先編(bian)排的程(cheng)序運行(xing)，還(huan)可以根(gen)據人(ren)工智能(neng)技術制定的原則綱領(ling)行(xing)動(dong)(dong)(dong)。

事實(shi)上(shang)(shang)，從古(gu)至今，人(ren)類一直在研(yan)究如何減(jian)少工作(zuo)量的方(fang)法，盡(jin)量使工作(zuo)更加方(fang)便(bian)快捷(jie)又不失(shi)質量地高效完成。早在三千多年前(qian)的西周時代，我國就出現了能歌善舞(wu)的木(mu)偶，稱為“倡(chang)者”，這(zhe)可能也是世界上(shang)(shang)最(zui)早的“機(ji)器人(ren)”。

近代以(yi)來，伴隨著第(di)一次(ci)、第(di)二(er)次(ci)工業革命，各種(zhong)機(ji)械(xie)裝置不(bu)斷(duan)被發明與應用(yong)(yong)，工業機(ji)器人(ren)(ren)呼之欲(yu)出(chu)。上世(shi)紀50、60年(nian)代，隨著機(ji)構理論(lun)和(he)伺服理論(lun)的(de)發展(zhan)，機(ji)器人(ren)(ren)進入了(le)(le)使用(yong)(yong)化階段(duan)。1960年(nian)，美國AMF公(gong)司生產了(le)(le)柱坐(zuo)標型Versatran機(ji)器人(ren)(ren)，可作點位和(he)軌跡控制，成為世(shi)界上第(di)一種(zhong)用(yong)(yong)于工業生產的(de)機(ji)器人(ren)(ren)。

上世紀(ji)70年(nian)代(dai)，隨著計(ji)算機技(ji)術(shu)(shu)、現代(dai)控(kong)制技(ji)術(shu)(shu)、傳感(gan)技(ji)術(shu)(shu)、人(ren)(ren)工智(zhi)能(neng)技(ji)術(shu)(shu)的發展(zhan)，工業(ye)(ye)機器(qi)人(ren)(ren)得到了迅速(su)發展(zhan)。這段時(shi)期的機器(qi)人(ren)(ren)具有記憶(yi)、存儲能(neng)力(li)，按相應程序重復作(zuo)業(ye)(ye)，但對(dui)周(zhou)圍環境基本沒(mei)有感(gan)知與反饋控(kong)制能(neng)力(li)。這種機器(qi)人(ren)(ren)也被稱作(zuo)第一代(dai)機器(qi)人(ren)(ren)。

進入80年代(dai)，隨著傳(chuan)(chuan)感(gan)技術，包括視(shi)覺(jue)(jue)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)、非視(shi)覺(jue)(jue)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)（力覺(jue)(jue)、觸覺(jue)(jue)、接(jie)近覺(jue)(jue)等）以及(ji)信(xin)息(xi)處理技術的(de)發(fa)展，有感(gan)覺(jue)(jue)的(de)第(di)二(er)代(dai)機器(qi)人(ren)(ren)應技術而生。第(di)二(er)代(dai)機器(qi)人(ren)(ren)已經能(neng)夠獲得作業(ye)(ye)環境和作業(ye)(ye)對象的(de)部分(fen)有關(guan)信(xin)息(xi)，進行(xing)一定的(de)實時處理，引導機器(qi)人(ren)(ren)進行(xing)作業(ye)(ye)。

第三代機器(qi)(qi)人也就是(shi)目前的“智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)機器(qi)(qi)人”。智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)機器(qi)(qi)人不僅具有(you)(you)比(bi)第二代機器(qi)(qi)人更(geng)加完善的環境(jing)感知能(neng)力，而且還具有(you)(you)邏輯思維、判(pan)斷和決策能(neng)力，可(ke)根據作業(ye)要求與環境(jing)信息自主地(di)進行工(gong)(gong)作。智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)機器(qi)(qi)人是(shi)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)制造的重(zhong)要組成部分，是(shi)實現智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)生產和打造智(zhi)(zhi)(zhi)慧工(gong)(gong)廠的重(zhong)要利(li)器(qi)(qi)。

工業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)是智能制(zhi)造的(de)關鍵一(yi)(yi)環。究其原因，對于(yu)工業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)來說(shuo)，能夠協助解決制(zhi)造過程中(zhong)的(de)問題是首(shou)先要考慮的(de)。或者說(shuo)，正如過去的(de)任何一(yi)(yi)次工業(ye)(ye)革命中(zhong)，機(ji)器對生產率的(de)提(ti)高一(yi)(yi)樣，工業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)最大的(de)貢獻(xian)是在于(yu)對制(zhi)造業(ye)(ye)生產力的(de)改善而不是機(ji)器人(ren)自(zi)身(shen)的(de)獲利。

究其原因，工業機器人的(de)智能(neng)(neng)部分可以(yi)以(yi)“代理(li)”的(de)方式來看——任務分配至(zhi)控(kong)(kong)制系(xi)統(tong)(tong)的(de)底層進行處理(li)，加上傳感器、視覺(jue)影像、邏輯控(kong)(kong)制與通(tong)信共(gong)同協作而(er)達成底層級（或稱為核心層）的(de)精簡(jian)有(you)效的(de)控(kong)(kong)制系(xi)統(tong)(tong)。系(xi)統(tong)(tong)里眾多的(de)“代理(li)”相互溝通(tong)進而(er)產生了一個(ge)群(qun)體智能(neng)(neng)。

這個群體智能可(ke)以應(ying)用(yong)(yong)(yong)在各種各樣(yang)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)活動中，可(ke)以是在不同(tong)的(de)(de)(de)單品(pin)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)線(xian)中，也(ye)可(ke)以在不同(tong)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)規模中，包括使用(yong)(yong)(yong)在一些柔性生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)線(xian)上。將工(gong)(gong)業(ye)機器(qi)人(ren)(ren)應(ying)用(yong)(yong)(yong)到工(gong)(gong)業(ye)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)線(xian)上，不僅(jin)可(ke)以提高生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)效率，還(huan)可(ke)以改善工(gong)(gong)作環境，保證工(gong)(gong)人(ren)(ren)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)命(ming)安全，同(tong)時減少原材料的(de)(de)(de)損耗(hao)，從源頭(tou)降(jiang)低了工(gong)(gong)業(ye)成本。

自德國首先于2011年提出以(yi)智能制造為核(he)心的(de)(de)“工(gong)(gong)業4.0”戰略之后，以(yi)智能化(hua)為標志的(de)(de)第(di)四(si)(si)代工(gong)(gong)業革命就在(zai)全球范圍內蓬(peng)勃(bo)展開。其(qi)中，工(gong)(gong)業機(ji)器人作為工(gong)(gong)業化(hua)和(he)信息化(hua)的(de)(de)完美(mei)結合，以(yi)其(qi)天然(ran)的(de)(de)數字(zi)化(hua)特性，打通(tong)了單(dan)個生產設備到整個生產網絡的(de)(de)連接，進而(er)支撐起(qi)第(di)四(si)(si)次工(gong)(gong)業革命豐富(fu)多彩(cai)的(de)(de)應用場景(jing)。

如果(guo)說，過去(qu)二十(shi)(shi)年互(hu)聯網的(de)發展聯通了我們(men)每(mei)一(yi)個人，那么未來(lai)二十(shi)(shi)年工(gong)業(ye)(ye)互(hu)聯網的(de)發展將會聯通每(mei)一(yi)臺工(gong)業(ye)(ye)機器人，從而帶來(lai)生產效率乃至生產方式的(de)全面(mian)革新。

政(zheng)策孵化，技術(shu)與需求共(gong)振

合肥工(gong)業(ye)大(da)學機械(xie)工(gong)程(cheng)學院院長訾(zi)斌在CAIRDC2021中國(guo)人(ren)工(gong)智(zhi)能與機器人(ren)開發者(zhe)大(da)會上表示，“制(zhi)造(zao)業(ye)是(shi)一(yi)個國(guo)家工(gong)業(ye)發展的(de)基石(shi)，而機器人(ren)被譽為‘制(zhi)造(zao)業(ye)皇(huang)冠頂端的(de)明珠’，其(qi)研(yan)發、制(zhi)造(zao)、應用(yong)是(shi)衡量(liang)一(yi)個國(guo)家創新能力與高端制(zhi)造(zao)業(ye)水平的(de)重要標志。”

當前(qian)，我國(guo)工業(ye)(ye)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)發展風頭正(zheng)勁。工業(ye)(ye)和信息化部發布的(de)《2020年(nian)1-12月機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)行業(ye)(ye)運行情況》顯示，2020年(nian)累計生產工業(ye)(ye)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)23.7萬套，同比增長19.1%，創下(xia)我國(guo)工業(ye)(ye)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)單(dan)年(nian)產量最高紀錄(lu)。中(zhong)國(guo)制造向“中(zhong)國(guo)智造”升級中(zhong)，機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)正(zheng)在扮演(yan)著(zhu)越(yue)來越(yue)重(zhong)要的(de)角(jiao)色。

并且(qie)，國家統(tong)計(ji)局日前發(fa)布的(de)消息也顯示，2021年(nian)1-2月份，全國規(gui)模以上(shang)工(gong)(gong)業(ye)(ye)企業(ye)(ye)的(de)工(gong)(gong)業(ye)(ye)機器(qi)人(ren)產量4.54萬套，同比增長117.6%，創下(xia)歷(li)年(nian)同期(qi)新(xin)高(gao)。

工(gong)(gong)業(ye)機器(qi)(qi)人(ren)得以發(fa)展，根本(ben)上是(shi)由于技術進步(bu)(bu)規模效應帶動工(gong)(gong)業(ye)機器(qi)(qi)人(ren)價格下降(jiang)。工(gong)(gong)業(ye)機器(qi)(qi)人(ren)發(fa)展的(de)(de)初(chu)期階段，高昂的(de)(de)價格一(yi)度是(shi)阻礙眾(zhong)多中小企業(ye)購置(zhi)設(she)備、建設(she)智能化生(sheng)產線(xian)的(de)(de)主要因(yin)素。而隨著(zhu)國產工(gong)(gong)業(ye)機器(qi)(qi)人(ren)帶來的(de)(de)市場沖擊，制造技術的(de)(de)進步(bu)(bu)和制造成(cheng)本(ben)的(de)(de)快速下降(jiang)，工(gong)(gong)業(ye)機器(qi)(qi)人(ren)近幾年價格呈(cheng)現明顯的(de)(de)下降(jiang)趨勢(shi)。

以我(wo)國進(jin)出(chu)口(kou)價格(ge)和(he)全(quan)球價格(ge)為(wei)例(li)，我(wo)國進(jin)口(kou)機器人均(jun)(jun)價從(cong)2009年(nian)(nian)的3.00萬(wan)(wan)美(mei)元(yuan)(yuan)/臺下降(jiang)到(dao)2016年(nian)(nian)的1.68萬(wan)(wan)美(mei)元(yuan)(yuan)/臺，復(fu)(fu)合年(nian)(nian)均(jun)(jun)增(zeng)長(chang)率為(wei)-7.9%；出(chu)口(kou)均(jun)(jun)價從(cong)2011年(nian)(nian)的2.93萬(wan)(wan)美(mei)元(yuan)(yuan)/臺下降(jiang)到(dao)2016年(nian)(nian)的0.52萬(wan)(wan)美(mei)元(yuan)(yuan)/臺，復(fu)(fu)合年(nian)(nian)均(jun)(jun)增(zeng)長(chang)率為(wei)-29.3%；全(quan)球工業(ye)機器人均(jun)(jun)價從(cong)2009年(nian)(nian)的6.33萬(wan)(wan)美(mei)元(yuan)(yuan)/臺下降(jiang)到(dao)2016年(nian)(nian)的4.45萬(wan)(wan)美(mei)元(yuan)(yuan)/臺，復(fu)(fu)合年(nian)(nian)均(jun)(jun)增(zeng)長(chang)率為(wei)-4.9%。

此外，制造(zao)(zao)業(ye)方面，人(ren)力成本(ben)正在不斷提高(gao)，對勞動密集型產(chan)業(ye)造(zao)(zao)成明顯沖擊，企業(ye)為壓縮成本(ben)轉向更經(jing)(jing)濟(ji)的(de)生產(chan)模(mo)式，機器換人(ren)成為大勢所趨。隨著中國經(jing)(jing)濟(ji)的(de)高(gao)速發(fa)展，制造(zao)(zao)業(ye)從業(ye)人(ren)員年均工資從2009年的(de)2.68萬(wan)元(yuan)(yuan)增長至2017年的(de)6.45萬(wan)元(yuan)(yuan)，GAGR11.59%。

同(tong)時，適(shi)齡勞動(dong)人(ren)(ren)(ren)口下降(jiang)，人(ren)(ren)(ren)口紅(hong)利消失(shi)倒逼產業(ye)發展(zhan)(zhan)。從(cong)(cong)人(ren)(ren)(ren)口結構(gou)上看(kan)，我國(guo)(guo)15-64歲人(ren)(ren)(ren)口占比從(cong)(cong)2010年的(de)74.50%的(de)高點開(kai)始(shi)下降(jiang)，到2017年僅為(wei)71.82%。從(cong)(cong)人(ren)(ren)(ren)口自然增長率看(kan)，近15年低位穩定于5%左右(you)。這意味著，未來我國(guo)(guo)適(shi)齡勞動(dong)人(ren)(ren)(ren)口占比仍將處于較(jiao)低水平，對產業(ye)自動(dong)化發展(zhan)(zhan)產生迫切需求。

當然，工(gong)業(ye)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)的高速(su)發展(zhan)(zhan)也離不開政(zheng)策的驅動。工(gong)業(ye)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)在國(guo)(guo)(guo)內(nei)的發展(zhan)(zhan)最早(zao)可追溯到科技(ji)部的863項目。2006年(nian)2月，國(guo)(guo)(guo)務院印發了(le)《國(guo)(guo)(guo)家中長(chang)期科學和技(ji)術發展(zhan)(zhan)規(gui)劃綱要（2006-2020年(nian)）》，智能機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)首(shou)次(ci)被(bei)納(na)入(ru)前沿(yan)技(ji)術中的先進制造(zao)技(ji)術。之后隨著(zhu)2015年(nian)《中國(guo)(guo)(guo)制造(zao)2025》戰(zhan)略(lve)出(chu)臺并實(shi)施，各級地(di)方政(zheng)府積(ji)極(ji)推進地(di)區規(gui)劃政(zheng)策落實(shi)，中國(guo)(guo)(guo)工(gong)業(ye)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)產業(ye)也迎來了(le)迅速(su)發展(zhan)(zhan)。

從制造到應用，仍(reng)需(xu)彌合差距(ju)

機(ji)器人替代(dai)人工(gong)生(sheng)產是(shi)制造業(ye)重要的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)趨勢，是(shi)實(shi)現智能制造的(de)(de)基礎(chu)，也是(shi)未來實(shi)現工(gong)業(ye)自動化(hua)、數字化(hua)、智能化(hua)的(de)(de)保障。盡(jin)管當(dang)前我(wo)(wo)國(guo)(guo)工(gong)業(ye)機(ji)器人在制造和工(gong)業(ye)設施領(ling)域的(de)(de)應(ying)用變革勢頭迅猛(meng)，但無(wu)論是(shi)從制造業(ye)方(fang)面還是(shi)應(ying)用方(fang)面來看(kan)，我(wo)(wo)國(guo)(guo)工(gong)業(ye)機(ji)器人與發(fa)(fa)達國(guo)(guo)家(jia)之間依(yi)然存(cun)在較大差距。

從制造(zao)方(fang)面來看，工業機器(qi)人是沿著把自(zi)動化作為底層技術(shu)，再走(zou)向數字化、網絡化、智能化發(fa)展(zhan)(zhan)的(de)脈絡，越往上走(zou)，越需(xu)要(yao)芯片(pian)、軟件(jian)和算法(fa)的(de)助力(li)。而(er)即(ji)便自(zi)2010年(nian)起我國的(de)制造(zao)業產值就已超過美國，規模發(fa)展(zhan)(zhan)水平(ping)較高，但質量效益并(bing)不高，仍然有很大(da)的(de)提(ti)升空間。

時下，發(fa)達國(guo)家的工業機器人制造已經(jing)進(jin)入到了智能(neng)階段，而我國(guo)還處于入門階段。據《第一財經(jing)》報道，國(guo)產工業機器人憑(ping)借性價比(bi)、渠道等優勢，已經(jing)占據了國(guo)內(nei)很多細分領域的大部(bu)分市場，但在關鍵技術、材料(liao)、零部(bu)件等方(fang)面還是(shi)與國(guo)際的先進(jin)水平(ping)有一定差距(ju)。

新(xin)安(an)裝的(de)機(ji)器(qi)人中(zhong)，有71%的(de)零部件(jian)皆來(lai)源(yuan)于國(guo)(guo)外，國(guo)(guo)產(chan)化(hua)率(lv)不足30%。其(qi)中(zhong)，在(zai)上游(you)最重要的(de)三大零部件(jian)——減速器(qi)、伺服(fu)電機(ji)和(he)控制器(qi)中(zhong)，國(guo)(guo)產(chan)化(hua)率(lv)分(fen)別(bie)約為30%、22%、35%，相對(dui)較低(di)，在(zai)產(chan)品精度、穩(wen)定性(xing)等(deng)方面依(yi)舊存在(zai)很大成長空間。

同(tong)時，我國工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人同(tong)質化十分嚴重(zhong)。現(xian)階段，很多工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人品(pin)(pin)牌的(de)產(chan)品(pin)(pin)在性能、外觀(guan)、技術(shu)甚至是(shi)(shi)營銷手段上都呈現(xian)出相互模仿的(de)現(xian)象，就連各(ge)個廠商研發產(chan)品(pin)(pin)的(de)核心(xin)技術(shu)和(he)生產(chan)目的(de)都是(shi)(shi)一(yi)樣的(de)。因此(ci)，縱觀(guan)現(xian)在的(de)工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人市場，幾乎沒有(you)什么表現(xian)突出、具(ju)有(you)一(yi)定(ding)競爭力的(de)機(ji)器(qi)人產(chan)品(pin)(pin)。

在應用(yong)(yong)方(fang)面(mian)，發達國(guo)(guo)家的(de)(de)工業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)(ren)已經(jing)(jing)有一套完整(zheng)的(de)(de)設備(bei)應用(yong)(yong)在工業(ye)(ye)生產線上，并(bing)且在運(yun)用(yong)(yong)工業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)(ren)方(fang)面(mian)已經(jing)(jing)十分(fen)熟練，甚至于(yu)不需要(yao)配備(bei)專門(men)的(de)(de)工業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)(ren)操作人(ren)(ren)員，就(jiu)可以使工業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)(ren)完成其運(yun)行。但是，我國(guo)(guo)的(de)(de)工業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)(ren)應用(yong)(yong)還需要(yao)配備(bei)專門(men)的(de)(de)工業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)(ren)技術操作人(ren)(ren)員，來輔助完成操作。

日(ri)本在(zai)十(shi)九世紀二十(shi)年代工業機(ji)器人(ren)就已(yi)經普及，但目前為止，我國工業機(ji)器人(ren)的發展仍處(chu)于(yu)初級階段(duan)，正(zheng)面臨著向高端轉變(bian)，承接國際(ji)先進制(zhi)造，以及國際(ji)分工等重大挑戰。

工業機(ji)器(qi)人(ren)的(de)(de)不(bu)斷發展(zhan)創(chuang)新(xin)對從業人(ren)員提(ti)出了(le)更高的(de)(de)要(yao)求，而該領域的(de)(de)人(ren)才供需失衡(heng)的(de)(de)矛盾正日益凸(tu)顯。在制造方面，伺服電機(ji)、控制器(qi)、減速器(qi)成為(wei)制約中國工業機(ji)器(qi)人(ren)產業的(de)(de)主(zhu)要(yao)瓶(ping)頸，而我(wo)國這方面的(de)(de)技術人(ren)才極為(wei)匱乏。在應(ying)用方面，相應(ying)操作維護、系統安裝調試(shi)、系統集成等工業機(ji)器(qi)人(ren)應(ying)用人(ren)才缺口(kou)很大。

工(gong)業機(ji)(ji)器人(ren)最大(da)的貢獻就是(shi)在于對制造業生(sheng)產力的改善而不是(shi)機(ji)(ji)器人(ren)自身的獲利。隨著(zhu)控制、驅動和傳(chuan)感技術的進步，機(ji)(ji)器人(ren)可以處(chu)理的工(gong)作(zuo)范(fan)圍還在不斷(duan)擴大(da)，其(qi)帶來的改變將是(shi)長遠而超越想(xiang)像的。