機器人在中國的興起與發(fā)展

大約兩年前，全世界工業(yè)機器人的銷售總量約為16.8萬臺，而同年在中國，機器人銷售量約為3.8萬臺，占世界的20%，之后還在以每年30%的速度增長。從2005年到2014年機器人供應(yīng)商數(shù)量的變化可以看出，到了2011年，你會觀察到中國供應(yīng)商的數(shù)量突然之間有了顯著增長，那時如果你去上海的話，就會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(nèi)，中國生產(chǎn)設(shè)備中的工業(yè)機器人會比歐洲、美國、日本和韓國還多。這是現(xiàn)實，并且正在發(fā)生。是什么在驅(qū)動這一改變呢？

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400家機器人公司，今年機器人銷量的1/3是由國內(nèi)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）是一家位于深圳無人機制造公司，今年被《福布斯》估值為100億美元，說明這家機器人公司已成長到了一定的規(guī)模；沈陽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)先的機器人廠商相比規(guī)模還小，但他們的投入和發(fā)展的速度都非�？臁＿@說明中國正在成長為一個“機器人國家”，這是一種成功。

另一方面，市場的需求�，F(xiàn)在世界上機器人利用比例最高的是韓國，平均1萬名工人中有396臺機器人，中國是23臺，預(yù)計在未來幾年里會增長到200臺，這里蘊含了巨大的需求空間。有分析認為，根據(jù)日本、韓國的經(jīng)驗，一個國家的人均GDP達到6000美元左右時，機器人的應(yīng)用就會出現(xiàn)快速增長，中國已到這一臨界點。
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)就是一個例子，目前傳統(tǒng)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)的進步。機器人的發(fā)展經(jīng)歷了簡單機械式機器人、復(fù)雜機械式機器人和智能型機器人等幾個階段，每個階段都是技術(shù)積累到一定程度的結(jié)果。傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)的快速進步是當前智能機器人發(fā)展的基礎(chǔ)，使得過去很多無法實現(xiàn)的實時計算、復(fù)雜動作的規(guī)劃和計算變得可行，這些都離不開技術(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(zhàn)：價格需要降低，現(xiàn)在的機器人價格都過于昂貴，在過去幾年中，機器人價格已經(jīng)由50000美元降低到25000美元，但這個價格依然太高。中國需要更便宜的機器人，比如5000美元顯然是個更現(xiàn)實的數(shù)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，這是受市場需求驅(qū)動的。對于低價機器人的需求來自多個方面的現(xiàn)實原因：

1. 取決于機器人投入產(chǎn)出比�？偟膩碚f，中的勞動力成本較低，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。如果機器人價格過高，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(xù)較長時間。

2. 機器人的數(shù)量決定了價格高低。由于機器人的研發(fā)需要很大的前期投入，若數(shù)量沒有達到一定規(guī)模，其成本不可能降得很低。一旦中國的機器人銷量足夠大，5000美元的低價機器人也將成為可能�，F(xiàn)在歐洲和美國還沒有生產(chǎn)出這樣的機器人。5000美元機器人的出現(xiàn)會成為一種真正具有顛覆性的現(xiàn)象，將引發(fā)計算機科學界的很多變革，這才是我真正想說的事情。這種機器人會激發(fā)出很多方面的應(yīng)用，比如高級制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、老年護理、災(zāi)難應(yīng)變等等。這種低價機器人會深遠地影響眾多領(lǐng)域，當然，在創(chuàng)造市場的同時也會毀滅一些市場。

智能性需要提高，我們來看看另外一個故事。大家都知道富士康CEO郭臺銘，他在2011年時預(yù)測，到2014年時他們會安裝100萬臺機器人，然而實際上在生產(chǎn)線上工作的卻只有1萬臺機器人。這是由于他們發(fā)現(xiàn)人比機器人在生產(chǎn)線上的工作效率更高其主要原因在于很多生產(chǎn)線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)線上的人工很難用標準化的機器人來替代。計算機技術(shù)需要跟進，早期的機器人完成的是簡單的機械操作，現(xiàn)在的機器人則需要更多的智能性來應(yīng)對大量非標準化的動作和行為。此外，由于生產(chǎn)環(huán)節(jié)的分工越來越細化，大量的工序需要互相配合。所有這些機器人應(yīng)用的問題都需要站在更高的層面來解決，其核心問題是需要計算機科學界開發(fā)出更多的控制軟件，而不僅僅是簡單的機器硬件。



對于計算領(lǐng)域來說，機器人技術(shù)是整合傳統(tǒng)的計算機技術(shù)和執(zhí)行機制的新型計算機，由于其應(yīng)用的特殊性，這種新型的計算機具有一些新特點，需要進一步發(fā)展計算技術(shù)才能滿足新的需求；

1. 廉價的傳感器：機器人需要各種類型的傳感器以獲得進一步行為的指導，比如，視覺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(xiàn)有的各種傳感器如果要滿足高精度的要求，造價普遍很高。因此，研制低價并同時能夠滿足機器人高精度要求的傳感器是未來的一個重要課題。

2. 實時算法：由于機器人在生產(chǎn)線上要進行實時操作，因此指導操作的所有底層軟件的核心算法都必須滿足各種動作對時間的要求，這對各種實時算法提出了巨大的挑戰(zhàn)。一個非常典型的例子就是高級印刷在線檢測機器人，該機器人須實時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(xiàn)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商能夠提供最高端的智能印刷檢測設(shè)備。

3. 自動修復(fù)軟件：機器人一旦應(yīng)用到生產(chǎn)線，最擔心的就是出現(xiàn)故障。當大量的智能機器人同時工作時，整個生產(chǎn)線就是一個巨大的智能系統(tǒng)。中間任何一個位置出現(xiàn)故障，都可能導致生產(chǎn)線停滯，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研究的重點問題。自動修復(fù)軟件，尤其是能夠根據(jù)生產(chǎn)線的不斷變化自動升級的軟件可能是其中一種可行的解決方案。此外，在自動修復(fù)或者自動升級的過程中不影響生產(chǎn)安全和效率也是非常重要的因素。因此，自動修復(fù)軟件對傳統(tǒng)的軟件技術(shù)來說也是一個新的課題。

4. 靈活可配置的機器人開發(fā)平臺：現(xiàn)在機器人基本上都是針對某一類共性的需求而進行專門研發(fā)的產(chǎn)物，每一個機器人品種都是從需求開始，再到硬件、機械、光機電集成、軟件開發(fā)和后期測試等流程。但是這個看似標準的流程，成本卻比較高，也對相關(guān)高端人才形成了重復(fù)需求，大量機器人公司可能都在從事類似的研發(fā)。因此，將機器人的硬件、軟件和應(yīng)用環(huán)境靈活結(jié)合在一起的開發(fā)平臺是未來的重要需求，這些平臺可以為所有個性化的機器人開發(fā)公司所用。類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)進行整合，形成模塊化的通用平臺，對于控制技術(shù)的推廣應(yīng)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(zhuǎn)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來對計算機相關(guān)的科學研究也提出了更高的要求。

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