我国机器人产业的发展水平总体可以通过三方面来观察:科学研究、生产制造和应用开发。首先讲科研方面。科研中的机器人领域是多个相关研究领域的结合,包括计算机科学、自动控制、电气/电子工程、机械工程、材料工程、医学以及生物工程等,主要课题包括:人工智能与机器学习、机构设计、人机/机器通信和调度与控制算法等。其中人工智能这一课题是近几年的大热门,也被归入机器人领域。
从科研成果来看,国际上机器人科研领域的成果从2000年开始进入高速增长期,就论文数量来说,我国跟美国差不多,但高影响力的论文数量,中国排名大致在六七名左右,而美国的高影响力论文数量比第二到第十加起来的都多。为什么?我们有很大的科研人员基数,也有很出色的科研工作者,但是机器人的研究不能一蹴而就,它需要长时间的投入和布局。欧美与日本的科研模式是这样的:企业或者政府部门与知名大学合作,成立专门的机器人研究所,如美国国防部高级研究计划局(DAPPA)的招标计划、举办的机器人大赛,NASA与卡内基梅隆大学合作的国家机器人工程中心,京都大学、早稻田大学等多所高校与丰田合作的机器人中心等。我国近年也在推广机器人产业的产学研结合,就是类似的布局。目前来看,我们更加注重产业化的成果,不过这也是刚刚起步,来日方长。如果要问什么时候我国能够在机器人科研领域追赶上美国,笔者认为,在持续进行相关领域投入的情况下,不会超过10年。
在生产制造方面,机器人的核心部件包括:控制部件、通信部件、驱动部件、传感部件、传动部件、结构部件、电力部件等。这里不得不提到一个大的痛点,当前我国在一些核心部件上无法实现自主,尤其是在传动部件——机器人减速器上。机器人减速器是精密传动部件,且会一直损耗,有稳定大量的需求,造价昂贵,占机器人整体成本的36%。它的市场一直被国外企业垄断,极大限制了机器人的成本和产能。除此之外,我们对国外产品的仿制也遭遇技术壁垒,进展缓慢,性能和寿命难以达到要求,且受国外产品价格竞争影响,相关企业也面临生存困境。
我们在精密制造上的起步较发达国家晚得多,就算奋起直追现在也仍有30年左右的差距,但并非没有破局之道。这个“道”就是自主创新。我们团队的一位科研人员,潜心近十载,在做减速器的相关研究,完全是采用跟谐波和RV不一样的结构,叫作“星轮”。他现在已经做出一个原型机了,只有鸡蛋大小,传动比谐波和RV都高,运行也很流畅,这是一个革命性的成果。这项研究如果成功的话,我国可以在5年之内,在精密制造领域一跃成为世界。
集成和应用开发方面是我国相对于世界其他国家的一个优势,因为我们有很好的市场环境和很大的机器人行业集成化规模。举例来说,美的的自动化空调生产线、老干妈的自动化生产线、大疆的无人机,还有阿里和京东无人仓,都是我国在机器人集成和应用开发方面的优势体现。但也存在一些问题,一些中小机器人企业,比如一些以开发AGV应用为主要业务的企业,虽然百花齐放,但因为没有关键性技术突破,遭遇了同质化严重、行业标准匮乏、产品质量参差不齐等问题。
总体来说,我国的机器人产业在繁荣程度上可以说是世界,然而还是一个“外实而内虚”的状态,在科研与关键部件上的先进水平可能与世界先进国家有10年或20年的差距。不过,厚积而薄发,前途是光明的,未来几年,我们有望看到我国机器人产业在一些关键技术上实现质的突破。
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