李诗濛、王飞跃:中国机器人产业的发展需夯实内功

文章来源:环球时报      发布日期:2021/03/09  

  机器人产业发展水平是衡量一个国家高端制造科技水平的最综合体现,现在大的方向上有国家政策的重视和布局,小的方面也有很多机器人产品出现在我们生活中。2017年,我国机器人相关专利就达到30多万件,占世界的1/3还多。我们不能简单谈论机器人产业与美日德等发达国家的差距,因为对于整个机器人产业而言,无论是制造还是控制使用,都需要很多跨领域产业的相互协作,在一些领域我们是领先的,在另一些领域我们与世界先进水平差距较大。

  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第一。

  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第一,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。

  (作者分别是中国科学院自动化研究所复杂系统与智能化国家重点实验室博士后和主任)


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