我国智能机器人技术与产业发展现状及发展趋势浅析.pdf

2023 年第 4 期 5我国智能机器人技术与产业发展现状及发展趋势浅析“618”促销的背后，是物流行业包裹自动分拣技术的进步；仿人机器人是国内机器人企业的研发热点，未来在家用和救援等方面具有广阔应用前景；家庭服务机器人、医疗辅助机器人、智能工业机器人、教育机器人等实用价值显著在 2023“机器人+”大会上，北京航空航天大学研究员、博士生导师陶永生动讲解了机器人技术及产业现状，深刻剖析了国内机器人产业的发展前景。文/陶永我国智能机器人技术与产业发展现状及发展趋势浅析机器人（Robot）是具有感知、决策与一定自主性操作的智能系统或工具，在场景中能够协助人或替代人完成规定的作业与任务。根据国际标准化组织（ISO）于 2021 年发布的 ISO 8373:2021 号标准，机器人被分为工业机器人、服务机器人和医疗机器人三大类。下面从研发、核心零部件、核心软件、整机、应用等若干方面，对国内机器人产业现状和应用情况进行分析，并提出建议。机器人十大前沿技术2022 年 8 月，世界机器人大会发布了20222023 年机器人十大前沿技术。一是仿人机器人。小米、特斯拉等国内外公司纷纷推出了仿人机器人，形成研发热潮。凭借仿人的形态优势和运动特征，仿人机器人有望在家庭服务、商业服务、国防安全、危险作业等场景中实现价值应用。二是自然语言理解、情感识别与人机交互技术，是人机交互领域中的重要组成部分。伴随着人机共融、数字孪生、元宇宙等前沿科技的发展与需求，人机交互技术是未来数字时代的重要接口之一。三是软体机器人与人工肌肉。目前，软体抓取在食品加工领域吸引了较多关注，未来将在人机共融、医疗康复、工业生产、特种应用中发挥重要作用。四是纳米机器人与新材料微纳部件。DNA 纳米机器人具有微小、精准、靶向、horizon视野6 机器人产业|ROBOT INDUSTRY低损伤、超高精度可控等优点，被誉为未来对抗人体疾病的理想武器之一。随着新材料技术的发展，胶囊机器人、电子皮肤等新兴微纳部件，将为医疗水平的提高做出贡献。五是元宇宙与机器人的融合发展。“元宇宙+机器人”正逐渐从传统的娱乐、社交、游戏、生活服务等领域，走向商业服务、高端制造等场景。六是脑机接口与生机电一体化。基于脑机接口的机器人是前沿科技之一，将机器人与脑认知交叉融合创新，在医疗领域、航空航天、教育、娱乐等多个领域，脑机接口技术将得到更广泛的应用，发展前景值得期待。七是复合机器人。复合机器人由移动平台、机械臂、视觉模组和末端执行器等组件构成，集成了移动机器人与操作机功能，融合环境感知、定位与导航等技术，形成机器人“手足眼脑”一体化，可快速布局于电力巡检、仓储分拣、自动化货仓等场景，满足柔性生产需求，是促进制造业转型升级的关键核心装备之一。八是机器人操作系统。如同手机上的操作系统，机器人的操作系统也是需要重点发展和支持的核心技术。机器人操作系统的快速发展，有望使更多机器人走向标准化和模块化，使建立“物理空间+数字空间”的数字孪生成为现实，并促使机器人实现更大规模的落地。九是云服务机器人技术，通过云服务机器人的功能化模块和数据中心，可缩短机器人的开发周期、开发难度，同时便于后期的远程维护和状态监测。未来开发针对相关应用场景的“云端大脑+本地机器人”或“云端服务”类型机器人，有望成为机器人规模化推广和应用的重要模式之一。十是机器人伦理与安全，如何保障机器人的安全和网络安全等诸多问题都值得深入探讨。图 1 北京航空航天大学研究员、博士生导师 陶永我国智能机器人技术与产业发展现状及发展趋势浅析 2023 年第 4 期 7国内外机器人产业现状和发展重点机器人是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力，具有广阔的发展空间，预计 2023 年全球机器人产值将达到 664 亿美元。美国、日本、韩国等国家和地区高度重视机器人产业的发展，纷纷推出相关规划。全球科技巨头，如亚马逊、谷歌等，也纷纷在机器人领域展开加速布局。当前，智能机器人基础技术与前沿技术加速融合。其中，仿生机器人已经成为机器与智能综合集成的平台，自主感知与决策将成为机器人自主行为控制的核心，云智能、群体智能是机器人发展的重要方向，人机器人的柔性协作和功能融合是智能机器人技术发展的新兴领域。近年来，我国机器人的应用场景，逐渐从传统焊接与装配工业向新工业应用领域拓展，如新能源汽车、智能硬件制造、物流配送和房产建筑等行业。机器人核心部件与 AI 商业服务正在成为新的竞争力，如减速器、机器视觉和机器触觉等。我国机器人实现快速发展，背后的驱动因素主要有以下三点。一是人口老龄化趋势显现，社会劳动力不足，社会保障、养老看护等需求凸显；二是经济水平的提高，越来越多的工作需要机器人代劳；三是新兴技术的发展，人工智能、虚拟现实、脑机接口等相关技术推动机器人发展。智能机器人上游产业链的技术着力点主要有两个，一是机器人操作系统，目前大部分公司都是基于底层主流操作系统进行开源架构，而我国自主研发的操作系统还在发展中；二是面向智能机器人传感器，高精度三维视觉测量传感器是动态复杂环境下环境建模与定位的重要技术。在产业链中游，新一代人机共融机器人、轻型工业机器人和云平台技术是企业发展的技术着力点。下游产业链中，企业应当大力发展典型应用场景，如面向 3C 电子行业制造的机器人自动化生产线、面向电商无人化仓储物流机器人系统等。对国内机器人产业的发展建议一是从国家层面鼓励和支持机器人基础技术研究，打造机器人核心技术创新生态。机器人的核心技术、关键零部件需要进行攻克和自主可控，进一步攻克机器人的智能感知、人机交互、柔顺控制、功能仿生、操作系统、系统集成与应用工艺等核心关键技术，科研单位与机器人企业“产学研用”密切结合进行协同攻关。根据机器人多学科交叉、多领域融合发展的特点，强化智能机器人研发布局，推进人工智能、云计算、大数据、物联网、VR/AR 等新一代信息技术与机器人深度融合，加速前沿创新成果的应用转化。二是发挥机器人龙头企业的带动作用，加速推进机器人应用推广。包括新松、埃夫特、埃斯顿、科沃斯、优必选、遨博、机科发展、极智嘉等龙头企业拓展其应用场景，阿里巴巴、京东、美团、旷视等科技企业创新研发机器人融合产品，天智航、柏慧维康等国产医疗手术机器人产品在更多医疗机构进行试点应用等。相关部门也8 机器人产业|ROBOT INDUSTRY应加强监管规范，优先鼓励符合一定门槛条件的智能机器人产品上市销售和推广应用，保障机器人产业长效稳定发展。三是加强机器人基础技术人才培养，探索机器人应用教育新模式。结合新工科的建设和“卓越工程师”计划，在高校机器人相关学院、专业设置上予以创新实验，建立机器人创新中心等研发平台，构建机器人学术型人才教育新型模式，培养机器人领域的人才队伍。加强机器人领域的校企交流合作，打破校园与市场间的需求壁垒，在机器人企业设立实习基地，不断提升机器人应用型人才的培养规模与质量水平。通过专业认证、机器人技能比赛、机器人创新创业大赛等方式发掘优秀人才，为机器人的核心技术创新发展提供有效生力军。四是加强机器人产业链与供应链协同稳定发展。依托我国机器人产业优势区域、成熟园区载体和活跃资本介入，促进机器人公共服务平台的建设和发展，以便提供完善的机器人本地供应、产品认证和质量检测等服务。充分发挥机器人的行业平台和联盟协会的作用，推进科技创新主体（大学院所等）与机器人应用企业的高效对接，形成机器人的用户企业提出问题、创新主体解答问题的“揭榜挂帅”模式，以问题和需求为导向推动机器人产业链的协同创新。建立机器人供应链保障体系，保障机器人重点行业和企业关键原材料、核心零部件的供应，加大对国产零部件和机器人主机的支持，确保产业链安全和自主可控。人工智能、云计算、大数据、新材料、微电子、工业互联网、工业视觉等技术的进步，为机器人的高度智能化奠定了基础。机器人作为多学科交叉的新兴门类，将是发展前景广阔的朝阳产业。horizon视野在线阅读（节选）