未来已来,机器人产业迎来跨越式发展窗口期

      来源:中国电子报、电子信息产业网

      9月10日至12日,2021世界机器人大会在北京举办。在万物互联的今天,机器人已经润物细无声地潜入各行各业。随着新一轮科技革命和产业变革加速演进,机器人产业正在迎来了升级换代、跨越发展的窗口期。

      中国成世界机器人产业中坚力量

      工业和信息化部党组成员、副部长辛国斌在开幕致辞中表示:“回望过去五年的发展历程,全球机器人产业发生了翻天覆地的变化,中国机器人产业也向前迈出了一大步。” 中国已然成为支撑世界机器人产业发展的中坚力量。

      中国工程院院士王耀南指出,一方面,制造业转型升级、技术水平提升推动了机器人产业的发展。另一方面,人类发展到了一定阶段,老龄化、招工难等问题需要机器人来解决,尤其是低端的、加工场景或复杂场景的劳动力短缺,这将倒逼机器人产业发展加速。

      从产业规模来看,2020年中国机器人产业规模已突破千亿元。其中,中国工业机器人市场蓬勃发展,连续八年稳居全球第一。2020年装机量占全球的44%。国家统计局数据显示,2016-2020年,中国工业机器人产量从7.2万套快速增长到21.2万套,年均增长31%。随着医疗、养老、教育等行业智能化需求的持续释放,服务机器人、特种机器人蕴藏巨大的发展潜力。2020年,全国规模以上服务机器人、特种机器人制造企业营业收入529亿元,同比增长41%。

      可以看到,越来越多的行业企业看好机器人发展前景,积极投身机器人产业创新发展的浪潮中。传统机器人龙头企业加速向产业链上下游拓展,如ABB收购欧洲最大的移动机器人企业之一阿斯特,开发自动牵引车,解决方案覆盖生产、物流、消费等多个领域;新型机器人企业凭借技术领先优势,为行业持续注入新生力量。安迪机器人、罗卡斯、奥博等一批国内外创新企业不断推陈出新,将新产品、新模式应用到更多细分领域和场景中;科技企业跨界布局,成为机器人产业的新势力。Google、亚马逊、小米等企业跨界涉足机器人产业,持续加大机器人相关技术和产品的研发投入。

      与此同时,我国机器人产业的基础能力正在不断提升。一方面,关键技术和核心零部件取得突破。精密减速器、高性能伺服驱动等关键产业化能力持续提升,部分创新成果达到国际先进水平。另一方面,共性技术支撑体系建设取得积极进展。机器人高精度在线校准、固件诊断和健康评估,可靠性质量保障,整机性能测试评估等共性技术研究取得系列成果。部分领域机器人性能测试能力达到国际先进水平。

      此外,记者从会上获悉,工业和信息化部正在牵头制定“十四五”机器人产业发展规划。相关部门与各参与方将协力共行,致力于将中国建设成为全球机器人技术创新的策源地、高端制造的集聚地和集成应用的新高地。

      工业机器人走向“人机共融”

      受益于政策和市场双重驱动,我国工业机器人产业在快车道上持续进击,发展势头迅猛,产品落地广泛。在与大会同期举办的机器人博览会上,记者在工业机器人展区不仅看到了展示机器人本体的多关节机器人、协作机器人、DETAL机器人、SCARA机器人等,还看到了包括控制器、减速机、伺服电机、传感器等在内的核心零部件,以及一些热门的行业应用集成解决方案,物流机器人、AGV、无人仓储等。 

      这当中,新松高端服务数字化智能工厂留给记者的印象最为深刻。据沈阳新松机器人项目经理侯彬介绍,这所“浓缩版”的数字化工厂是完全基于中科曙光等用户现场的实际情况来搭建的,其中部署的新松协作机器人、移动机器人、复合机器人等都具备感知系统,且从软件、硬件到系统都实现了自主研发。这所数字化智能工厂可以根据用户需求实现对某个工位、产线,甚至整个工厂的“快速复制”,目前在新能源、半导体、核工业、3C等领域落地较多。

      除了高端化步伐加快,工业机器人还在向协作的方向发展。在新松机器人自动化股份有限公司创始人、总裁曲道奎看来,机器人正由过去“在笼子里作业”的系统往“人机共融”的方向发展,协作机器人已经成为工业机器人的一个非常重要的新的分支、趋势和方向。

      “协作机器人的人机融合、安全易用、灵敏精准、灵活通用等特点,正好弥补了工业机器人的缺点和短板,但协作机器人也有自己的弱项和短板,比如一旦负载大了、运行速度快了,安全性就保障不了。所以协作机器人和工业机器人之间不是替代关系,而是一个非常好的互补关系。”

      据悉,目前我国协作机器人在负载重量、精度、易用性等方面部分技术指标已达到国际先进水平,得益于整机性能提升,骨干企业已初步实现万台工业机器人批量化生产。按照FRR对未来趋势的判断,协作机器人可能会在新一代机器人起到越来越大的作用。

      进入“人机共融”的新阶段,自然感知和学习能力对工业机器人而言至关重要。ABB机器人与离散自动事业部中国研究中心经理张佳帆指出,具备感知理解、技能学习、技能安全等功能的智能机器人将引领新场景下的智能制造。

      服务机器人进入“黄金十年”

      在工业机器人持续进击、不断刷新历史成绩的同时,服务机器人也站在了起飞的风口上。国际机器人联合会统计数据显示,新冠肺炎疫情暴发以来,服务机器人实现逆势增长,预计2020年同比增长20.7%。

      伴随市场需求爆发,商用机器人、家用机器人、医用机器人、消杀机器人、配送机器人、养老助残机器人等各种不同类型的服务机器人快速渗透入我们的生活或工作场景中,扮演起导引、迎宾、配送、政务服务、健康护理、情感陪护、家庭清洁、娱乐等各种角色。


博览会上,京东物流带来了最新一代六关节机械臂,它可以精准判断抓取上万种品类的产品,大幅提高了拣选效率和准确率,以保证商品可以准确、快速地送到人们手中。清智图灵展示了便携式咽拭子采样机器人。使用者以自助检测的方式,根据机器人的语音提示及视频教学,简单快捷地完成咽拭子采样。中电科技白虹系列下肢外骨骼机器人能够为使用者提供髋部助力,可广泛用于物资搬运、快递配送、消防救灾、军事装备、养老助残、医疗康复等诸多领域。优必选的熊猫机器人为迪拜世博会中国馆专属定制,除了传统仿人机器人的基础功能还可以展示中国传统的书写、画画、太极等技能。


新兴技术也助推了服务机器人市场进一步爆发。目前场景高频需求带动最成熟的家用机器人和教育机器人,发展需求推动最迅速的是医用机器人和养老机器人。“服务机器人更多在于追求人机交互,多传感器融合、智能仿生技术的发展促进了机器人能力的不断提升。”哈工大机器人集团股份有限公司执行总裁王洪波表示,“各种各样的传感器帮助服务机器人更多地感知和理解人类的意图,也能够帮助我们做更多的事情,尤其是仿生机器人的出现帮助人类更好地塑造机器人的外形,更加符合我们的期待。”

“今年是服务机器人发展的黄金十年的元年。”优必选科技首席品牌官谭旻表示,“无接触的服务能够变成刚需一方面是疫情的原因,另一方面也是人和病毒共存的可能性越来越变成一个现实,服务机器人也随之真正变成了我们的需求。”

特种机器人自主学习能力大幅提高

特种机器人应用于专业领域,是近年来得到快速发展和广泛应用的一类机器人。例如在建筑领域,越来越多的工地逐步智能化,逐渐向人机协作、少人化、无人化方向转变。河北工业大学副校长李铁军教授指出,建筑机器人正让“用工荒”成为过去。

在安保巡检排爆领域,无论是城市小区的巡检安保,还是公安相关服务的证件办理、数据排查,甚至是风险排除,都已经有大量的人工智能和特种机器人在提供服务。

在农业领域,从耕地,到育种,到施肥,到灌溉,到喷药,到采收,到烘干,到仓储,到销售,基本上所有环节,都能够实现由智能装备或特种机器人来全面提供协作服务。据车载信息服务产业应用联盟秘书长庞春霖透露,在东北、华北这样的大面积农业带,农业全过程无人作业正在成为现实。

博雅工道业务总监李乔指出:“现在,机器人自主学习的能力已经有了很大突破,仿生机器人的形态和运动姿势更像了,仿生类比如鱼尾摆动形式、扑翼式运动推进方式,形态和推进方式更仿生,这会让产品的仿生推进效率更高”。

以博雅工道此次展出的智能仿生金龙鱼机器人为例,它可以像真鱼一样在水中自如地游动,自行躲避障碍,几乎可以达到以假乱真的效果。据李乔介绍,这种新一代水下仿生机器人配备了视觉传感器、声呐传感器、压力传感器,智能化程度更高,可以很好地融入周围的生态环境,识别、躲避海底礁石和生物,调节潜水深度,制定返回路线等。

京东物流X研究部特种机器人部总负责人姚秀军表示,人工智能技术是一个分水岭,人工智能技术和机器人结合以前,更多的机器人解决的是自动化的问题,通过流水线和自动化手段解决产品标准化的问题,包括产能的问题和方方面面的场景,但在人工智能和机器人技术结合以后,真正引领机器人进入2.0时代,即智能化时代。

“过去我们做人工智能主要是靠知识、算法和算力,进入数据驱动时代以后主要靠的是数据、算法和算力。”中国科学院院士、清华大学人工智能研究院院长张钹谈到。未来,边缘计算、量子计算、电子计算,5G、脑机技术等的发展将为机器人产业带来更多可能。

机器人关键核心技术有待进一步突破

从最简单的人机交互开始,到人机协作,以及人机共融、共存、共生,机器人的形态、功能和能力已经远远超出了我们最初对于机器人世界的认知和想象。

随着人工智能、大数据、5G、智能传感等技术的快速发展与深度应用,机器人智能化发展正在从单一感知向全域感知提升、从感知智能向认知智能升级、从单机智能向集群智能演进、从围栏操作向人机协作跃进,呈现出多维升级的新特点。

与此同时,机器人技术正广泛应用于生产装备和生活工具,使其具备全域感知、智能决策、准确执行的能力,机器人化的智能装备已无处不在。整体来看,中国机器人产业实力持续增强,基础能力不断提升,产品质量日益优化,集成应用深化拓展,总体呈现出良好的发展势头。

然而,挑战依然存在。中国机器人产业总体尚处于发展的初期阶段,很多关键核心技术仍然有待进一步突破,高端供给仍然不足,行业应用水平有待进一步提高。下一步,应该积极开放合作,汇聚各方力量,着力提升产业创新能力、夯实产业发展基础、增加高端产品供给、拓展应用深度广度,携手全球机器人同行,共享发展机遇,共促持续发展。

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