機器人被譽為制造業皇冠頂端的明珠，其研發、制造、應用是衡量一個國家科技創新和高端制造業水平的重要標志。“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要提出，推動集成電路、航空航天、船舶與海洋工程裝備、機器人、先進軌道交通裝備、先進電力裝備、工程機械、高端數控機床、醫藥及醫療設備等產業創新發展。本期邀請相關專家圍繞機器人產業發展進行研討。

 

　　機器人產業發展取得明顯成效

 

　　機器人是一種能夠半自主或全自主工作的智能機器，具有感知、決策、執行等基本特征，可以輔助甚至替代人類完成危險、繁重、復雜工作，提高工作效率與質量，服務人類生活，擴大或延伸人的活動及能力范圍。一般情況下，機器人可分為工業機器人、服務機器人、特種機器人三類。其中，工業機器人指面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人，主要包括焊接機器人、搬運機器人、碼垛機器人、包裝機器人、噴涂機器人、切割機器人、凈室機器人等。服務機器人是服務于人類的非生產性機器人，主要包括家庭作業機器人、娛樂休閑機器人、殘障輔助機器人、住宅安全和監視機器人等。特種機器人則是用于特殊環境下的機器人，主要包括場地機器人、物流機器人、檢查和維護保養機器人、水下機器人，以及國防、營救和安全應用機器人等。

 

　　我國自20世紀70年代開始研制機器人，國內機器人技術研究、開發和應用從自發、分散、低水平重復的起步狀態逐步進入有組織、有計劃的規劃發展階段。此后，我國組織開展機器人共性關鍵技術研究，取得一批創新性研究成果，探索推進重點工程和行業應用，促進了機器人技術的產業化發展。2011年以來，我國工業機器人市場快速增長，機器人產業鏈逐步形成。自2014年我國工業機器人市場規模超過日本，首次躍居全球第一后，已連續多年保持全球工業機器人市場規模第一的地位。

 

　　近年來，我國機器人產業呈現蓬勃發展態勢，在促進經濟穩定增長、推動技術創新、拓展行業特色應用等方面取得突出成果。

 

　　一是后疫情時代機器人市場率先回暖并拉動經濟復蘇。據國際機器人聯盟統計分析，2020年中國工業機器人安裝量占全球比重為44%，2021年上升到52%。不斷增長的中國市場成為全球機器人發展的重要驅動力，2021年中國全年累計進口14.5萬臺工業機器人，創2017年以來新高，有效帶動了產業鏈上游市場的逐步復蘇。

 

　　二是技術融合發展進入新階段。我國在人工智能、5G等新一代信息技術領域取得了系列國際領先成果，機器人與信息技術的融合日漸深入，大幅提升了感知、計算、執行能力，機器人對于復雜外界環境的感知能力大幅提升，處理實際問題的自主性、穩定性、可靠性大幅提高。

 

　　三是垂直應用領域形成一批特色化解決方案。近年來，國內涌現出一批技術實力較強的機器人企業，緊跟行業實際需求，快速推出具有中國特色的應用解決方案，在汽車零部件制造、線路檢修、3C產品質量檢測、酒店服務、公共安全等諸多細分領域的市場競爭中脫穎而出，建立起較為成熟的產品條線與供應體系，迅速占領一定的國內市場份額。

 

　　在國內產業持續向好發展的同時，也要認識到，與發達國家相比，我國機器人產業總體尚處于發展初期，部分關鍵核心技術仍未突破，行業應用水平有待提高。面向建設現代化經濟體系、滿足人民對美好生活向往的時代需求，機器人產業肩負新的時代使命。我們應以世界機器人大會等國際化、專業化平臺為基礎，加強行業交流合作、提升自主創新能力、促進國際協作共贏，打造產業協同發展的新體系、新生態、新格局，為推動國內經濟高質量發展作出貢獻。

 

　　工業機器人引領產業轉型升級

 

　　我國工業機器人裝機規模巨大，據不完全統計，我國工業機器人存量超100萬套，占全球工業機器人裝機總量約三分之一，是當之無愧的工業機器人應用大國。但與巨大的制造業規模和轉型升級的迫切需求相比，我國工業機器人密度不大、檔次不高。根據國際機器人聯盟公布的數據，2020年中國制造業機器人密度達每萬人246臺，世界排名第9位，基本追平美國，但只相當于韓國的26%、日本的63%、德國的66%。我國制造業機器人密度雖然和很多發達國家持平，但與制造業比重高、競爭力強的德日韓等國相比還存在明顯差距，這直接制約制造業向高端領域和環節邁進。同時，國內技術含量、智能化水平較低的工業機器人比重高，智能網聯機器人、多軸機器人、人機協作機器人等高技術含量和滿足智能制造要求的機器人比重還比較低。

 

　　工業機器人是新興技術的重要載體和平臺，同時也是人工智能、云計算、大數據等新一代數字技術在制造環節應用的前提和基礎。新一輪科技革命和產業變革中，技術進步和業態創新加速，但無論多先進的理念、概念、技術，要最終滿足需求都必須經過制造過程的轉化。工業機器人在應對復雜環境、穩定精細操作、不間斷工作和實現信息互聯互通等方面相較人類勞動者有不可比擬的優勢，是先進制造、智能制造不可缺少的生產設備，是造成國家間、區域間、企業間制造水平和成本差距的重要原因之一。特別是在數字經濟蓬勃發展背景下，制造業網聯化、智能化、柔性化都必須依托工業機器人得以實現。2017年，吉利在西安的超級智能黑燈工廠投產，近700臺工業機器人確保整車零部件誤差控制在0.5毫米之內，實現3大平臺、6款車型的共線生產，智能化生產平臺和物料保障系統可以在1分鐘內實現車產線的車型切換。如果沒有智能網聯工業機器人的使用，這種精細化和柔性化程度是難以實現的。在工業機器人的支持下，吉利還開發了一車一檔數據采集跟蹤系統，一年內產生5600TB制造數據，形成工業互聯網的數據基礎，支撐產品進一步改良以及新產品研發、管理改進和價值鏈數字化重構。2022年7月南京投產的西門子全球首座原生數字化工廠，在智能網聯工業機器人賦能下，新工廠比傳統工廠效率提升20%、柔性生產能力提升30%、產品上市時間縮短近20%、空間利用率提升40%、物料流轉效率提升50%，更重要的是將制造業數字孿生從理念向現實邁進了一大步。

 

　　我國制造業應用工業機器人促進轉型升級有獨特優勢。我國有全球規模最大的工程師隊伍、最大需求和更廣范圍的工業機器人應用場景、更敏捷的產業鏈反應速度、最完善的機器人產業體系、最領先的數字經濟產業，我國制造業是全球工業機器人最大的需求市場、最理想的應用實驗場所。龐大的制造體系也使國內企業對工業機器人的應用場景有更深刻的理解，強化了很多制造企業在細分領域開發制造工業機器人的能力。不少制造業領軍企業在擅長行業發展自主工業機器人品牌，例如，格力GR20工業機器人使生產效率提高17%，原材料利用率從85%提高到95%，同時大大減少危害人身安全的生產事故。

 

　　然而，我國制造業借助工業機器人加速轉型升級還有一些風險和障礙。一方面，工業機器人的國內技術攻關、國產化替代以及機器人產業鏈供應鏈安全存在“卡脖子”風險。受各種因素影響，一些發達國家不僅會進一步加強高端工業機器人整機對中國出口的限制，還會加大中國機器人廠商采購關鍵核心零部件的審查，限制專利和技術轉讓，無論是國內機器人產業轉型升級，還是制造業使用高端工業機器人，其阻力都將增大。另一方面，我國制造業機器換人、人機協作不僅要實現技術突破，更面臨復雜的就業環境，需要教育體系的配套改革。近年來，我國部分制造業發展面臨勞動力短缺問題，同時又存在就業不足及不充分現象，工業機器人的使用不僅要填補制造業就業空缺，降低制造業用工成本，更要在其他更適合的產業和領域創造新的就業崗位。

 

　　服務機器人進入高速增長期

 

　　按照國際機器人聯盟（IFR）的分類，服務機器人一般用于非制造業環境，主要包括個人/家用服務機器人和公共服務機器人。目前，全球服務機器人市場總量雖不大，但逐漸進入高速增長期。IFR統計數據顯示，2020年全球服務機器人銷售額約111億美元，其中專用服務機器人67億美元，同比增長12%；個人/家用服務機器人銷售額約44億美元，同比增長16%。

 

　　我國服務機器人起步較晚，除個別分支（例如掃地機器人）發展較為成熟以外，總體依然處于培育階段，但呈現快速發展勢頭，產品主要應用于家庭、銀行、餐廳、酒店、賣場等領域。從市場來看，服務機器人是我國機器人行業增長最快的一個賽道。近5年來，我國服務機器人行業增速高于全球平均增速，市場規模占全球比重超25%。尤其是疫情暴發后，智能接待、無人配送、無人零售等需求激增，拉動了服務機器人市場，激發了更多應用場景。國家統計局數據顯示，2021年我國服務機器人產量達921萬套，同比增長48.9%。

 

　　與美國、日本等國家相比，我國在服務機器人領域研發雖然起步較晚，但近年來在運動控制、人工智能等相關技術創新與科研成果轉化等方面都進展顯著，無論是算法領先性，還是應用場景建設的規模與質量都位居世界前列。總體來說，我國服務機器人發展達到國際領先水平。

 

　　近年來，我國服務機器人部分細分領域已經孵化培育出一批具有代表性的創新企業。例如，在家用掃地機器人領域，蘇州科沃斯市場占有率不僅在國內市場長期處于領先地位，而且在北美、歐洲等市場穩居前三，是業績增長最快的機器人企業，其產品研發能力也處于國內領先水平。科沃斯機器人產品不斷融合AI等最新技術，在注重清潔功能的基礎上，著重提升產品的智能性。2019年首創AIVI人工智能和視覺識別技術，2020年通過3D結構光技術將產品的智能避障能力大幅度提升。

 

　　在消費級無人機領域，深圳大疆是全球領先的無人飛行器控制系統及無人機解決方案的研發和生產商，客戶遍布全球100多個國家，占據全球超85%的市場份額。成立16年間，大疆創新業務從無人機系統拓展至多元化產品體系，在無人機、手持影像系統、機器人教育等多個領域，成為全球領先品牌。

 

　　在醫療機器人領域，我國陸續培育出一批對標達芬奇的手術機器人企業，如術銳、天智航、康多等；也涌現出一些針對智慧醫療場景提供消毒、藥品配送等智能機器人解決方案的企業，如上海鈦米等。

 

　　近年來，我國人口老齡化趨勢明顯，社會對醫療、養老等公共服務的需求持續增長，相關人力資源供不應求。服務機器人具有巨大的市場潛力和發展空間，市場規模及總體占比也勢必持續增長。醫療機器人是目前需求端最緊缺的服務機器人之一，是資本最青睞的服務機器人方向，國家相繼發布一系列重要政策文件扶持醫療機器人產業發展。醫療機器人可以分為手術機器人、康復機器人、輔助機器人、服務機器人四大類，醫療機器人的使用可以解決很多疾病精確診療的人工受限等問題，還可大幅提高診療和康復效率，有效緩解醫生、護士等資源緊缺的問題。

 

　　當前，部分勞動密集型行業用工出現明顯的年齡斷層困境，建筑機器人、農業機器人等預計未來需求也比較大。例如，建筑行業是自動化程度最低的行業之一，建筑工人依然是最主要的生產力，然而由于熟練勞動力逐漸年邁，年輕人從業意愿低以及施工安全等問題，越來越需要借助建筑機器人替代人工作業。

 

　　在技術發展和市場驅動下，智能服務機器人將進一步向各應用場景滲透，服務領域和服務對象不斷拓展，產品應用場景持續下沉，機器人本體體積更小、交互更靈活。從技術發展趨勢來看，服務機器人正由感知智能向認知智能邁進，仿生機器人等新興方向創新活躍，無人車獲高度關注，仿人機器人研發再度迎來突破。

 

　　任何一項技術創新，從誕生到落地，既需要依賴相關技術的進步，也離不開場景需求，服務機器人的發展也需要一個持續迭代、不斷培育、反復測試驗證的過程。相較工業機器人，服務機器人更加重視人機交互體驗，由于用戶和機器人之間的互動頻繁復雜，要求機器人具備高效的反饋速度，也對包括深度學習、自然語言處理、視覺感知、云計算等在內的人工智能技術提出更高要求。

 

　　目前一些服務機器人產品日趨成熟，已很好融入人們日常生活，或解放雙手，或為生活提供便利。最典型的是掃地機器人已走進尋常百姓家，數據顯示，2021年我國掃地機器人的銷量超800萬臺。

 

　　除此之外，我們也會在商場、銀行、政務大廳等場合與各類服務機器人不期而遇。例如在一些餐飲店，會有機器人提供送餐服務；一些酒店，提供引導、清潔、配送等服務的是機器人；在醫院，有很多機器人提供手術、護理、康復等服務。

 

　　未來更多的工作或由機器人輔助甚至替代，但受應用場景的復雜性、技術及工程還不成熟等因素影響，部分服務機器人仍處于試點應用、探索階段，規模化應用尚需時日。

 

　　固本培元實現持續健康發展

 

　　國家統計局數據顯示，2021年我國工業機器人產量達到36.6萬套，同比增長67.9%。2021年我國服務機器人產量921萬套，同比增長48.9%。

 

　　2021年12月，工信部等十五部門聯合印發《“十四五”機器人產業發展規劃》，指出我國機器人產業仍面臨技術積累不足、產業基礎薄弱、高端供給缺乏等問題。在產業基礎層面，芯片斷供、電子設計自動化（EDA）軟件斷供形勢愈演愈烈，動搖我國機器人產業發展根基；在技術積累方面，操作系統、仿生感知、生機電融合技術有待突破；在高端供給方面，產業鏈條核心部件供給不足、中高端機器人產品供給不足，汽車整車焊接機器人、IC裝備機器人等主要依賴進口。

 

　　推動我國機器人產業創新發展可從以下幾方面著力。

 

　　一是實現國產供應鏈自主可控，保障產業安全。經過“十二五”“十三五”攻關，機器人核心零部件（減速器、伺服電機與驅動、控制器）已實現產品化和批量化國產替代，諧波減速器國產化率超過65%。機器人專用傳感器實現產品化，初步實現小批量應用。核心零部件產業取得階段性成果，培育了多家核心部件骨干企業。但不容忽視的是，機器人操作系統和數字孿生軟件還處在起步階段，諧波減速器還沒有實現全部自主，機器人通用芯片、部分傳感器專用芯片、機器人研發設計EDA軟件仍然面臨斷供和緩供風險。實現機器人核心軟件、核心部件國產化，打造高品質供應鏈，是機器人產業健康發展的重中之重。

 

　　二是培育龍頭企業與“專精特新”企業，提升產業競爭力。中國機器人企業競爭力是決定我國在全球機器人產業格局中話語權的決定力量。全球機器人產業經過60年發展，培育了ABB、FANUC、YASKAWA、KUKA四巨頭機器人企業，也培育了一批隱形冠軍企業，如焊接機器人領域的Cloos、IGM，移動機器人領域的NDC、ADEPT，垳架機器人領域的FFT，協作機器人領域的UR。應該說，龍頭企業和隱形冠軍企業真正主導和引領著本產業的發展方向。我國機器人產業要實現高質量發展，需要培育出兩三家具備全球競爭力的世界級機器人產業集團，以及一批在細分領域具備領先優勢的專精特新“小巨人”企業。

 

　　三是打造良性產業生態環境，實現產業可持續健康發展。著力加強產業創新體系建設，建立以企業為主體、市場為導向、產學研深度融合的技術創新體系。推進機器人領域國家級技術創新中心、產業創新中心和制造業創新中心建設，構建開放、協同、高效的共性技術研發平臺。培養造就一大批具有國際水平的戰略科技人才、科技領軍人才和高水平創新團隊，同時要重視培養應用型、技能型職業人才。促進金融與產業良性互動，通過政府引導和市場化運作，加速機器人新技術、新產品、新模式產業孵化。構建適應機器人產業發展的制度體系，建設產業標準規范體系，建立并完善基礎共性、互聯互通、安全隱私、行業應用等技術標準。引領機器人智能制造新標準新模式，推進新一代機器人、核心支撐軟件、工業互聯網等系統集成應用，推廣基于新一代機器人的流程智能制造、離散智能制造、網絡化協同制造、遠程診斷與運維服務等新型制造模式，支撐國家制造業轉型升級。