機器人在中國的興起與發(fā)展

大約兩年前，全世界工業(yè)機器人的銷(xiāo)售總量約為16.8萬(wàn)臺，而同年在中國，機器人銷(xiāo)售量約為3.8萬(wàn)臺，占世界的20%，之后還在以每年30%的速度增長(cháng)。從2005年到2014年機器人供應商數量的變化可以看出，到了2011年，你會(huì )觀(guān)察到中國供應商的數量突然之間有了顯著(zhù)增長(cháng)，那時(shí)如果你去上海的話(huà)，就會(huì )看到非常多的機器人公司。如果按照這種趨勢發(fā)展下去，兩年之內，中國生產(chǎn)設備中的工業(yè)機器人會(huì )比歐洲、美國、日本和韓國還多。這是現實(shí)，并且正在發(fā)生。是什么在驅動(dòng)這一改變呢？

一方面，大量的投資。主要是政府和私人資金在工業(yè)機器人領(lǐng)域的大量投入。中國目前擁有超過(guò)400家機器人公司，今年機器人銷(xiāo)量的1/3是由國內公司完成的；廣東省宣布在2015-2018年投資9430億元人民幣用于機器人替換人工；深圳大疆創(chuàng )新科技有限公司（DJI-Innovations）是一家位于深圳無(wú)人機制造公司，今年被《福布斯》估值為100億美元，說(shuō)明這家機器人公司已成長(cháng)到了一定的規模；沈陽(yáng)新松機器人是目前中國工業(yè)機器人的領(lǐng)先者，他們投入了大量的研發(fā)工作，并取得了很大的成功，盡管跟國際領(lǐng)先的機器人廠(chǎng)商相比規模還小，但他們的投入和發(fā)展的速度都非常快。這說(shuō)明中國正在成長(cháng)為一個(gè)“機器人國家”，這是一種成功。

另一方面，市場(chǎng)的需求。現在世界上機器人利用比例最高的是韓國，平均1萬(wàn)名工人中有396臺機器人，中國是23臺，預計在未來(lái)幾年里會(huì )增長(cháng)到200臺，這里蘊含了巨大的需求空間。有分析認為，根據日本、韓國的經(jīng)驗，一個(gè)國家的人均GDP達到6000美元左右時(shí)，機器人的應用就會(huì )出現快速增長(cháng)，中國已到這一臨界點(diǎn)。
中國對于機器人的需求相比于其他國家更加多樣化。中國的產(chǎn)業(yè)多樣、文化多樣，使得中國具有世界上最多的產(chǎn)業(yè)類(lèi)型，有些還是中國特有的產(chǎn)業(yè)。中國豐富的食品加工業(yè)就是一個(gè)例子，目前傳統食品加工業(yè)還比較原始，需要大量引入機器人技術(shù)以提高產(chǎn)品質(zhì)量。

第三方面，技術(shù)的進(jìn)步。機器人的發(fā)展經(jīng)歷了簡(jiǎn)單機械式機器人、復雜機械式機器人和智能型機器人等幾個(gè)階段，每個(gè)階段都是技術(shù)積累到一定程度的結果。傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)的快速進(jìn)步是當前智能機器人發(fā)展的基礎，使得過(guò)去很多無(wú)法實(shí)現的實(shí)時(shí)計算、復雜動(dòng)作的規劃和計算變得可行，這些都離不開(kāi)技術(shù)的發(fā)展。



盡管從趨勢上看，機器人在中國擁有巨大的潛力，但也面臨很多挑戰：價(jià)格需要降低，現在的機器人價(jià)格都過(guò)于昂貴，在過(guò)去幾年中，機器人價(jià)格已經(jīng)由50000美元降低到25000美元，但這個(gè)價(jià)格依然太高。中國需要更便宜的機器人，比如5000美元顯然是個(gè)更現實(shí)的數字。同樣的事情也發(fā)生在中國臺灣，臺達電子公司正致力于生產(chǎn)10000美元一臺的機器人，這是受市場(chǎng)需求驅動(dòng)的。對于低價(jià)機器人的需求來(lái)自多個(gè)方面的現實(shí)原因：

1. 取決于機器人投入產(chǎn)出比。總的來(lái)說(shuō)，中的勞動(dòng)力成本較低，如果采用機器人替代人工，需要考慮機器人和人工的成本效益比。如果機器人價(jià)格過(guò)高，企業(yè)則更愿意采用人工，反之就愿意采用機器人。在中國，這種趨勢還將持續較長(cháng)時(shí)間。

2. 機器人的數量決定了價(jià)格高低。由于機器人的研發(fā)需要很大的前期投入，若數量沒(méi)有達到一定規模，其成本不可能降得很低。一旦中國的機器人銷(xiāo)量足夠大，5000美元的低價(jià)機器人也將成為可能。現在歐洲和美國還沒(méi)有生產(chǎn)出這樣的機器人。5000美元機器人的出現會(huì )成為一種真正具有顛覆性的現象，將引發(fā)計算機科學(xué)界的很多變革，這才是我真正想說(shuō)的事情。這種機器人會(huì )激發(fā)出很多方面的應用，比如高級制造業(yè)、農業(yè)、老年護理、災難應變等等。這種低價(jià)機器人會(huì )深遠地影響眾多領(lǐng)域，當然，在創(chuàng )造市場(chǎng)的同時(shí)也會(huì )毀滅一些市場(chǎng)。

智能性需要提高，我們來(lái)看看另外一個(gè)故事。大家都知道富士康CEO郭臺銘，他在2011年時(shí)預測，到2014年時(shí)他們會(huì )安裝100萬(wàn)臺機器人，然而實(shí)際上在生產(chǎn)線(xiàn)上工作的卻只有1萬(wàn)臺機器人。這是由于他們發(fā)現人比機器人在生產(chǎn)線(xiàn)上的工作效率更高其主要原因在于很多生產(chǎn)線(xiàn)并不是完全標準化的，尤其是在中國，生產(chǎn)商品的范圍特別廣，導致大量的企業(yè)生產(chǎn)都是非標準化的，而非標準化生產(chǎn)線(xiàn)上的人工很難用標準化的機器人來(lái)替代。計算機技術(shù)需要跟進(jìn)，早期的機器人完成的是簡(jiǎn)單的機械操作，現在的機器人則需要更多的智能性來(lái)應對大量非標準化的動(dòng)作和行為。此外，由于生產(chǎn)環(huán)節的分工越來(lái)越細化，大量的工序需要互相配合。所有這些機器人應用的問(wèn)題都需要站在更高的層面來(lái)解決，其核心問(wèn)題是需要計算機科學(xué)界開(kāi)發(fā)出更多的控制軟件，而不僅僅是簡(jiǎn)單的機器硬件。



對于計算領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，機器人技術(shù)是整合傳統的計算機技術(shù)和執行機制的新型計算機，由于其應用的特殊性，這種新型的計算機具有一些新特點(diǎn)，需要進(jìn)一步發(fā)展計算技術(shù)才能滿(mǎn)足新的需求；

1. 廉價(jià)的傳感器：機器人需要各種類(lèi)型的傳感器以獲得進(jìn)一步行為的指導，比如，視覺(jué)傳感器用于看到對象，包括形狀、位置等，紅外傳感器用于獲得對象的物理屬性等。但是現有的各種傳感器如果要滿(mǎn)足高精度的要求，造價(jià)普遍很高。因此，研制低價(jià)并同時(shí)能夠滿(mǎn)足機器人高精度要求的傳感器是未來(lái)的一個(gè)重要課題。

2. 實(shí)時(shí)算法：由于機器人在生產(chǎn)線(xiàn)上要進(jìn)行實(shí)時(shí)操作，因此指導操作的所有底層軟件的核心算法都必須滿(mǎn)足各種動(dòng)作對時(shí)間的要求，這對各種實(shí)時(shí)算法提出了巨大的挑戰。一個(gè)非常典型的例子就是高級印刷在線(xiàn)檢測機器人，該機器人須實(shí)時(shí)檢測印刷品的印刷質(zhì)量是否合格，包括顏色是否有偏差遺漏、圖案是否有錯誤或者錯位等。由于現代大型印刷機的幅寬和速度都非常驚人，因此世界上只有一兩家廠(chǎng)商能夠提供最高端的智能印刷檢測設備。

3. 自動(dòng)修復軟件：機器人一旦應用到生產(chǎn)線(xiàn)，最擔心的就是出現故障。當大量的智能機器人同時(shí)工作時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)就是一個(gè)巨大的智能系統。中間任何一個(gè)位置出現故障，都可能導致生產(chǎn)線(xiàn)停滯，甚至造成嚴重的生產(chǎn)事故。因此，機器人的可靠性，尤其是集群機器人的可靠性成為未來(lái)研究的重點(diǎn)問(wèn)題。自動(dòng)修復軟件，尤其是能夠根據生產(chǎn)線(xiàn)的不斷變化自動(dòng)升級的軟件可能是其中一種可行的解決方案。此外，在自動(dòng)修復或者自動(dòng)升級的過(guò)程中不影響生產(chǎn)安全和效率也是非常重要的因素。因此，自動(dòng)修復軟件對傳統的軟件技術(shù)來(lái)說(shuō)也是一個(gè)新的課題。

4. 靈活可配置的機器人開(kāi)發(fā)平臺：現在機器人基本上都是針對某一類(lèi)共性的需求而進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研發(fā)的產(chǎn)物，每一個(gè)機器人品種都是從需求開(kāi)始，再到硬件、機械、光機電集成、軟件開(kāi)發(fā)和后期測試等流程。但是這個(gè)看似標準的流程，成本卻比較高，也對相關(guān)高端人才形成了重復需求，大量機器人公司可能都在從事類(lèi)似的研發(fā)。因此，將機器人的硬件、軟件和應用環(huán)境靈活結合在一起的開(kāi)發(fā)平臺是未來(lái)的重要需求，這些平臺可以為所有個(gè)性化的機器人開(kāi)發(fā)公司所用。類(lèi)似的例子可以參考工業(yè)控制領(lǐng)域已經(jīng)在使用的可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它將計算機技術(shù)和控制技術(shù)進(jìn)行整合，形成模塊化的通用平臺，對于控制技術(shù)的推廣應用起到了重要的作用。

總之，中國在國際制造業(yè)當中處于重要位置，制造技術(shù)面臨升級，經(jīng)濟發(fā)展面臨轉型。人工成本的提高使得機器人技術(shù)在中國具有重要的發(fā)展機遇，但是機器人的需求反過(guò)來(lái)對計算機相關(guān)的科學(xué)研究也提出了更高的要求。

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