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李詩濛、王飛躍:中國機器人產業的發展需夯實內功

   日期:2021-03-09     來源:環球網    作者:阿芬     評論:0    
標簽: 中國機器人
  機器人產業發展水平是衡量一個國家高端制造科技水平的最綜合體現,現在大的方向上有國家政策的重視和布局,小的方面也有很多機器人產品出現在我們生活中。2017年,我國機器人相關專利就達到30多萬件,占世界的1/3還多。我們不能簡單談論機器人產業與美日德等發達國家的差距,因為對于整個機器人產業而言,無論是制造還是控制使用,都需要很多跨領域產業的相互協作,在一些領域我們是領先的,在另一些領域我們與世界先進水平差距較大。

  我國機器人產業的發展水平總體可以通過三方面來觀察:科學研究、生產制造和應用開發。首先講科研方面。科研中的機器人領域是多個相關研究領域的結合,包括計算機科學、自動控制、電氣/電子工程、機械工程、材料工程、醫學以及生物工程等,主要課題包括:人工智能與機器學習、機構設計、人機/機器通信和調度與控制算法等。其中人工智能這一課題是近幾年的大熱門,也被歸入機器人領域。

  從科研成果來看,國際上機器人科研領域的成果從2000年開始進入高速增長期,就論文數量來說,我國跟美國差不多,但高影響力的論文數量,中國排名大致在六七名左右,而美國的高影響力論文數量比第二到第十加起來的都多。為什么?我們有很大的科研人員基數,也有很出色的科研工作者,但是機器人的研究不能一蹴而就,它需要長時間的投入和布局。歐美與日本的科研模式是這樣的:企業或者政府部門與知名大學合作,成立專門的機器人研究所,如美國國防部高級研究計劃局(DAPPA)的招標計劃、舉辦的機器人大賽,NASA與卡內基梅隆大學合作的國家機器人工程中心,京都大學、早稻田大學等多所高校與豐田合作的機器人中心等。我國近年也在推廣機器人產業的產學研結合,就是類似的布局。目前來看,我們更加注重產業化的成果,不過這也是剛剛起步,來日方長。如果要問什么時候我國能夠在機器人科研領域追趕上美國,筆者認為,在持續進行相關領域投入的情況下,不會超過10年。

  在生產制造方面,機器人的核心部件包括:控制部件、通信部件、驅動部件、傳感部件、傳動部件、結構部件、電力部件等。這里不得不提到一個大的痛點,當前我國在一些核心部件上無法實現自主,尤其是在傳動部件——機器人減速器上。機器人減速器是精密傳動部件,且會一直損耗,有穩定大量的需求,造價昂貴,占機器人整體成本的36%。它的市場一直被國外企業壟斷,極大限制了機器人的成本和產能。除此之外,我們對國外產品的仿制也遭遇技術壁壘,進展緩慢,性能和壽命難以達到要求,且受國外產品價格競爭影響,相關企業也面臨生存困境。

  我們在精密制造上的起步較發達國家晚得多,就算奮起直追現在也仍有30年左右的差距,但并非沒有破局之道。這個“道”就是自主創新。我們團隊的一位科研人員,潛心近十載,在做減速器的相關研究,完全是采用跟諧波和RV不一樣的結構,叫作“星輪”。他現在已經做出一個原型機了,只有雞蛋大小,傳動比諧波和RV都高,運行也很流暢,這是一個革命性的成果。這項研究如果成功的話,我國可以在5年之內,在精密制造領域一躍成為世界第一。

  集成和應用開發方面是我國相對于世界其他國家的一個優勢,因為我們有很好的市場環境和很大的機器人行業集成化規模。舉例來說,美的的自動化空調生產線、老干媽的自動化生產線、大疆的無人機,還有阿里和京東無人倉,都是我國在機器人集成和應用開發方面的優勢體現。但也存在一些問題,一些中小機器人企業,比如一些以開發AGV應用為主要業務的企業,雖然百花齊放,但因為沒有關鍵性技術突破,遭遇了同質化嚴重、行業標準匱乏、產品質量參差不齊等問題。

  總體來說,我國的機器人產業在繁榮程度上可以說是世界第一,然而還是一個“外實而內虛”的狀態,在科研與關鍵部件上的先進水平可能與世界先進國家有10年或20年的差距。不過,厚積而薄發,前途是光明的,未來幾年,我們有望看到我國機器人產業在一些關鍵技術上實現質的突破。(作者分別是中國科學院自動化研究所復雜系統與智能化國家重點實驗室博士后和主任)
 
 
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