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機器人產業迎來轉折點

      機器人現在已經成了全球熱點,那么機器人到目前為止發展到了什么程度,遇到的問題是什么,放在國際背景下比較,中國機器人產業的水準如何?本文將做一個全面梳理。

  機器人市場依然微小

    機器人是20世紀最重要的發明之一,現在機器人已成為世界各國爭相發展的戰略性高新技術,因為機器人將會改變我們的制造模式,將會改變我們的生活方式。

    從2009年開始,機器人進入了一個快速發展時期,全球的年均增長率接近30%,中國接近60%。從2013年開始,中國成為全球最大的機器人 市場,我們預計未來10年到15年,中國會繼續保持全球最大機器人市場的地位。目前全球平均的機器人密度是0.62%,中國只有0.3%,發展潛力巨大。

    但是機器人發展了半個多世紀,目前的全球保有量才不到200萬臺,實際上機器人的替代率可以忽略不計。全球平均來看99.38%還是人來作業, 在中國99.7%還是人來作業。作為一個產業,這么小的規模幾乎可以忽略不計。汽車的全球年產量將近一個億,PC、家電更是幾個億。機器人產業的規模和它 的名氣差距之大,令人驚訝。

    之所以如此,很重要的原因是機器人技術嚴重滯后,產品的功能和性能不能滿足制造業的剛性需求。

    首先,目前的工業機器人缺少感知系統,包括視覺、聽覺等感知系統。第二,機器人靈巧性不夠,工業中大量的工作靠的是人的靈巧性,機器人不具備。 機器人既沒有感知系統,又沒有靈巧的操作系統,按照人的標準來看,機器人是嚴重殘缺的人類,基本會被排除在就業范圍之外。這就是機器人技術的現狀。在這種 技術水平下,機器人能做的,只能是一些程序化、規定性的工作。需要靈巧性的工作機器人做不了,工作內容不一致、規范性不強的工作機器人做不了。所以在耗費 大量勞動力的行業,機器人幾乎全部無能為力。

    機器人還存在安全問題,機器人和人類現在還不能協同工作,安全性的限制又把很大一部分工作排除在外。

    除了制造業,在生活領域,比如養老、助殘、醫療等領域,由于上述技術缺陷,機器人目前也是無能為力的。

    因此,機器人的應用只是局限在制造業里很窄的一部分,這就是為什么機器人發展了半個多世紀,全球保有量還不到200萬臺,一年新增的量只有20萬臺左右的原因。

  機器人技術的突破方向

    首先,機器人的作業能力,靈活性、靈巧性要加強,機器人自主決策的能力要增加。機器人的交互能力不能像過去靠編程和人工鍵盤來實現,而是需要更 直接的交互方式,這樣才能解決機器人在復雜環境下作業的問題。解決機器人和人的共融性問題,解決作業決策相關的機器人自主技術問題,解決機器人交互能力問 題。這幾個技術突破之后,機器人才會擺脫現在只在機械設備專業應用的狹窄領域使用的現狀。

    機器人智能技術的發展要經歷三個階段,第一階段是計算智能,現在的機器人主要在這個階段,以編程、微機計算為主。第二階段要進入感知智能,通過各種傳感技術的應用,提高機器人對外部可變環境的適應性。第三階段要進入認知智能,這個時間可能比較長遠。

    在三個階段中,機器人當下的重點突破是感知智能。

    機器人有兩大屬性,第一個屬性是機械屬性,機器人迄今重點發展的就是這個屬性。第二個屬性是人的智能屬性。今天,機器人正處在由機器向人的轉折點上,也就是智能提升的關鍵轉折點上。

    中國機器人產業現狀

    中國是全球最大的機器人市場,中國的機器人公司現在接近上千家,有一定影響力的機器人公司有七八百家,短短三到五年時間里幾乎是爆發式增長。

    機器人產業聯盟統計了一個數據,2013年到2014年,國外公司的機器人在中國市場從2.7萬臺增長到4萬臺,增長47%;國產機器人從9600臺增長到1.7萬臺,增長77%,其中有5000臺是當年新出現的公司生產的。

     數量上去了,速度上去了,我們的質量又怎么樣呢?第一,復雜程度上,多關節機器人,國外公司占了90%;第二,機器人作業難度上,這主要體現在 焊接領域,該領域國外機器人占84%;第三,行業應用上,機器人的高端應用集中在汽車行業,該行業使用的機器人國外公司占90%。

    中國機器人種類主要是DELTA和SCADA這類低端機器人,典型作業是搬運、碼垛等,應用領域多在家電、基礎制造領域。簡言之,中國機器人在技術層面、作業層面、應用行業層面都處于劣勢地位,主導機器人產業的是國外公司。

  從機器人技術來講,核心技術包括設計技術、編程技術、控制技術和應用作業技術;關鍵部件主要是伺服系統、高精度減速器,包括視覺、力、激光、編碼器等的感知系統。這些技術的集成,構成了機器人的操作系統。

    中國大部分企業在核心技術、核心部件、感知系統、關鍵應用工藝上都是欠缺的,雖然我們的產品、市場發展起來了,但是核心技術、核心部件上,中國存在空心化的風險。

    技術的空心化又導致另外兩個風險:應用的低端化,市場的邊緣化。這就是中國機器人產業的“三化”風險。

    目前中國機器人的開發區、產業園有30多個,有60多家主要機器人企業,有機器人概念的上市企業超過百家。中國機器人產業的規模已經起來了,現在需要做的是提升技術水平、產品質量、市場應用檔次,這是中國機器人產業最重要的任務。

    中國一定要培育出具有國際競爭力的企業,沒有國際級的龍頭企業,不可能在國際競爭中占據優勢;中國政府應該打造機器人產業的相關平臺,包括研究開發平臺、檢驗檢測平臺、標準平臺等發展所需的支撐平臺。

    機器人的重新定義

       工業4.0讓許多產品都重新定義。雖然產品的名字沒有改變,但是產品內涵發生了翻天覆地的變化,對機器人來講也不例外。

    和工業4.0相伴生的有一個M2.0(機器2.0),或者叫第二次機器革命,第二次機器革命中的典型代表就是新一代機器人,這也是第四次工業革命的支撐,它必須滿足物物相連、物物相通,滿足數據、網絡、云的新要求。這就要求機器人要有革命性的變化。

    現在智能制造的時代已經來臨,美國的物聯網、歐洲的工業4.0、中國的制造業2025,這一切都標志著全球進入了新的發展階段,其核心是智能化升級。在智能制造的大范疇下,需求模式也發生了變革。為了支撐智能制造,我們需要智能設備,同時我們的設計手段、管理手段要完全的數字化、智能化。

    這是一個系統變革的時代,新工業革命的驅動要素是什么?

    首先是技術驅動。其中包括網絡技術、智能傳感、大數據、新材料等。

    第二是市場引導。產能過剩、定制化、個性化的需求、產品生命周期的縮短,這一切都需要有新的制造模式來支撐,傳統的大批量制造模式在新的市場環境下已經無法滿足客戶需求了。

    第三是社會倒逼。無論是環境還是勞動力成本等因素,都倒逼我們進入新的制造模式。

    到這個階段,機器人的定義完全變化了。傳統機器人的定義是:可編程的、多功能的、具有多種自由度的靈活性高端設備。但是新一代機器人將完全擺脫 設備屬性,成為人類真正的伙伴。無論是制造業、日常生活、特殊領域,新一代機器人與傳統的工業機器人相比,在內涵、功能上都會發生翻天覆地的變化。

  首先,在應用領域上,制造業只是應用領域之一,醫療、國防安全、服務與生活領域,將是新的機器人更大的空間。

  世界各國都把新的機器人作為國家的發展戰略。從技術層面,機器人是多種高新技術的綜合集成,機器人技術的發展幾乎代表了一個國家的技術實力。

     第二,機器人市場是一個有幾萬億美元的大市場。

     第三,機器人是支撐技術,它對制造業、國防安全、日常生活有支撐作用,這是機器人和其他技術的一大區別。

     第四,機器人的持續性,任何一個產品都有發展周期,但是機器人會隨著人類社會的發展而持續發展,這個產業沒有終點。

     
 
   
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