e-works数字化企业网  »  文章频道  »  基础信息化  »  IT综合

“机器人革命”五大特征及各国的发展近况

2016/4/21    来源:中国机器人网    作者:佚名      
关键字:工业机器人  人工智能  机器换人  
“机器人革命”不是一场独立的革命,而是以数字化、智能化、网络化为特征的第三次工业革命的有机组成部分。如果说第二次工业革命是通过装备的自动化和标准化实现了机器对人的体力劳动的替代,“机器人革命”则推动了机器对人的脑力劳动的替代。
       机器人的研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。机器人主要制造商和国家纷纷加紧布局,抢占技术和市场制高点。我国将成为全球最大的机器人市场,需要在这一竞争中审时度势、全盘考虑、抓紧谋划、扎实推进。

       “机器人革命”不是一场独立的革命,而是以数字化、智能化、网络化为特征的第三次工业革命的有机组成部分。如果说第二次工业革命是通过装备的自动化和标准化实现了机器对人的体力劳动的替代,“机器人革命”则推动了机器对人的脑力劳动的替代。

       专家认为,“机器换人”影响不仅限于工业生产效率的提升,更在于从根本上克服了传统工业生产方式下产品成本和产品多样性之间的冲突,从而推动了从线性产品开发流程向并行产品开发流程的转变,使工业产品性能显着改善、产品功能极大丰富和产品开发周期大幅缩减。

       “机器人革命”同时也在引发生产关系的深刻变革,使人在工业生产中的地位和角色发生了变化。一方面,由于机器的功能延伸和对人的替代,单一生产单元中对人的需求量相对下降;另一方面,机器复杂度的增加,实际上对产业工人在多领域的技能和编程、系统处理等方面的知识提出了更高要求。这些都意味着在“机器人革命”浪潮的荡涤下,一国产业竞争优势的内涵、产业竞争优势所依赖的资源基础以及国家间产业分工形式都将发生深刻变化。如果我们不能顺应这一轮革命的要求,将面临进一步丧失产业竞争主导权的危险。

       从整体上看,“机器人革命”具有如下特征:

       第一,智能化成为新一代机器人的核心特征。装配传感器和具备人工智能的机器人能自动识别环境变化,从而减少对人的依赖。未来的无人工厂能根据订单要求自动规划生产流程和工艺,在无人参与的情况下完成生产。

       第二,高速网络和云存储使机器人成为物联网的终端和结点。随着信息技术的进步,工业机器人将更有效地接入网络,组成更大的生产系统,多台机器人协同实现一套生产解决方案成为可能;服务机器人和家庭机器人也能通过网络实现远程监控;多台机器人之间的协作能提供流程更多、操作更复杂的服务。

       第三,机器人生产成本快速下降。在工业领域,机器人的技术和工艺日益成熟,性价比不断提高,机器人初期投资相对于传统专用设备的价格差不断缩小。虽然在功率和速度上与传统装备还存在差距,但机器人在精细化、柔性化、智能化和信息化方面具有显着优势,因此在个性化程度较高、工艺和流程繁琐的产品制造中替代传统专用设备具有更高的经济效率。成本的下降也使得机器人逐渐步入办公室和家庭。

       第四,机器人应用领域不断扩展。机器人最初应用于模块化程度较高的汽车、电子产业,随着智能化水平的提高,以及能完成更多的复杂动作,纺织、化工、食品行业也大量使用机器人。随着技术的不断成熟和劳动力成本提高,工业机器人的应用将扩展至整个工业领域。

       第五,人机关系发生深刻转变。一方面,计算机的操作系统和控制系统将实现标准化和平台化,未来可以通过包括手机在内的不同端口对机器人发送指令。另一方面,人与机器人相互协作完成某一目标成为趋势。技术成熟将增强人对机器人的信任,人与机器人之间的协作关系将进一步增强。

       美国:引领智能化浪潮,明确提出以发展工业机器人提振制造业

       美国早在1962年就已开发出第一代工业机器人,但受限于就业压力,并未立即投入广泛应用。直到20世纪70年代末,大量使用工业机器人的日本汽车企业对美国构成威胁,美国政府才取消了对工业机器人应用的限制,加紧制定促进该技术发展和应用的政策。此后,美国企业通过生产具备视觉、力觉等的第二代机器人,实现了市场占有率的较快增长,但仍未摆脱“重理论、轻应用”的问题,也未能打破日本和欧洲的垄断格局。到2013年,美国工业机器人生产商的全球市场份额仍不足10%,且国内新增装机量大部分源于进口。

       2011年6月,奥巴马宣布启动《先进制造伙伴计划》,明确提出通过发展工业机器人提振美国制造业。根据该计划,美国将投资28亿美元,重点开发基于移动互联技术的第三代智能机器人。世界技术评估中心的数据显示,目前美国在工业机器人体系结构方面处于全球领先地位;其技术的全面性、精确性、适应性均超过他国,机器人语言研究水平更高居世界之首。这些技术与其固有的信息网络技术优势融合,为机器人智能化奠定了先进、可靠的基础。

       以智能化为主要方向,美国企业一方面加大对新材料的研发力度,力争大幅降低机器人自重与负载比,一方面加快发展视觉、触觉等人工智能技术,如视觉装配的控制和导航。随着智能制造时代的到来,美国有足够的潜力反超日本和欧洲。值得注意的是,以谷歌为代表的美国互联网公司也开始进军机器人领域,试图融合虚拟网络能力和现实运动能力,推动机器人的智能化。谷歌在2013年强势收购多家科技公司,已初步实现在视觉系统、强度与结构、关节与手臂、人机交互、滚轮与移动装置等多个智能机器人关键领域的业务部署。若其机器人部门能按照“组织全球信息”的目标持续成长,未来谷歌既可以进入迅速成长的智能工业机器人市场,又能从机器人应用中获取巨量信息来反哺其数据业务。

       日本:产业体系配套完备,政府大力推动应用普及和技术突破

       战后日本经济进入高速增长期,劳动力供应不足和以汽车为代表的技术密集型产业的发展刺激了工业机器人需求快速增长。上世纪60年代,日本从美国引进工业机器人技术后,通过引进、消化、吸收、再创新,于1980年率先实现了机器人的商业化应用,并将产业技术和市场竞争优势维持至今,以发那科、安川为代表的日系工业机器人与欧美系工业机器人分庭抗礼。2012年,受益于下游汽车产业对工业机器人的需求大幅增长,日本再次成为全球最大的工业机器人市场,工业机器人密度高达332台/万人,为全球最高。

       日本工业机器人的产业竞争优势在于完备的配套产业体系,在控制器、传感器、减速机、伺服电机、数控系统等关键零部件方面,均具备较强的技术优势,有力推动工业机器人朝着微型化、轻量化、网络化、仿人化和廉价化的方向发展。近年来,还呈现出以工业机器人产业优势带动服务机器人产业发展的趋势,并重点发展医疗/护理机器人和救灾机器人来应对人口老龄化和自然灾害等问题。

       日本政府在其中发挥着重要作用。早在日本工业机器人发展的起飞阶段,日本政府就通过一系列财税投融资租赁政策大力推动机器人的普及应用,并通过“研究与开发”政策推动技术突破。正式成立于1972年的日本机器人工业会也发挥着重要作用。该组织以鼓励研究与开发、争取政府政策支持、主办博览会等方式推广普及工业机器人。进入新世纪以来,日本政府更加重视对工业机器人产业的发展。

       2002年,经济产业省开始实施“21世纪机器人挑战计划”,将机器人产业作为高端产业加以扶持,采取了加大研究与开发支持力度、发展公共平台、开发新一代机器人应用和人机友好型机器人等扶持措施,力图将全球领先的工业机器人技术拓展到医疗、福利和防灾等社会事业领域。2004年,经济产业省推行的“面向新的产业结构报告”将机器人列为重点产业,2005年的“新兴产业促进战略”再次将机器人列为七大新兴产业之一。此后,经济产业省借助各类产业政策扶持机器人产业的发展成为常态。日本总务省、文部科学省、国土交通省等部门积极实施机器人相关项目,并通过举办“机器人奖”“机器人竞赛”等社会活动,推动机器人技术进步和产业发展。

       德国:带动传统产业改造升级,政府资助人机交互技术及软件开发

       虽然德国稍晚于日本引进工业机器人,但与日本类似,二战后劳动力短缺和提升制造业工艺技术水平的要求,极大地促进了德国工业机器人的发展。除了应用于汽车、电子等技术密集型产业外,德国工业机器人还广泛装备于包括塑料、橡胶、冶金、食品、包装、木材、家具和纺织在内的传统产业,积极带动传统产业改造升级。2011年,德国工业机器人销量创历