摘要：工業機器人技術發展與應用的深化對提升中國制造業智能化意義重大，是制造業發展的迫切需求。本 文介紹了應用于智能制造領域的機器人技術發展現狀，重點分析了國內機器人特別是工業機器人核心技術、技 術挑戰、技術風向、行業應用需求與發展潛力，為國家制定產業政策提供決策支撐，為國內廣大機器人企業提 供發展方向和參考，引導我國機器人產業創新發展，研究工業機器人未來發展方向，更好地助力我國智能制造 業健康發展。

關鍵詞：智能制造；機器人；發展趨勢

當前，智能制造產業發展非常迅速，在新一輪全球工業革命的催生下，新一代信息技術與工業深度融合，機器人在工業領域的應用愈加深入。制造業是國民經濟的主體，是立國之本、強國之基，占我國 GDP 的 29.3%。我國雖然已成為世界第一制造大國，但還不是制造強國，仍存在生產效率偏低、產品質量不高、核心的高端制造裝備進口率高等問題，因此迫切需要研究智 能制造與機器人技術，加速我國制造業由中低端向高端轉型升級。

1 我國面向智能制造的機器人發展水平

目前，我國智能制造領域機器人關鍵技術研發已經成為國家戰略發展重點。減速機、伺服控制和伺服電機等核心技術已紛紛被國內頂尖廠商攻克，關鍵零部件逐步實現國產替代。國產工業機器人市場占有量逐步提升；關鍵零部件在機器人生產環節使用率逐步提高。機器人制造工藝、設計水平提升明顯，智能控制及系統自主技術水平也不斷提升。同時，隨著近年來國家對節能減排的重視，以及雙碳目標的提出，機器人技術對提升工業生產制造綠色化起到了關鍵的作用，對進一步減少環境污染的應用面不斷擴大，應用程度不斷深入。制造領域的機器人已擴展至輕工業食品藥品加工等多行業領域，除汽車、電子等常見的機器人應用行業，衛浴、家電等多行業逐漸深化機器人應用場景和融入程度。

2 我國面向智能制造的機器人的技術挑戰

2.1 新材料和仿生機器人

人造肌肉、柔性器件及復合型材料等成為未來機器人新型材料發展方向。感應、移動功能的融合，能量收集和存儲功能集合的新型設計方案，可有效提升機器人設計效率；此外還需各類器件的進一步發展和對制造方案的不斷研究。仿生機器人和生物混合機器人是未來發展重點，這類機器人能量效率高、設計精巧。但生物系統能量提供方案的技術發展還存在很多難點。人造肌肉技術已經取得一些進展，但轉化效率和功率密度比較差。利用細胞制造微型機器人技術同樣面臨很多困難，如零部件的整合問題。對動物能力的原理研究不夠徹底，對仿生利用也帶來困難。

2.2 機器人儲能

能量儲存是機器人特別是移動機器人的一大難題，雖然電動交通工具、無人機的應用加快了儲存技術的發展，但挑戰仍然巨大。另一方面，降低機器人的能耗同樣重要，或是開發從環境中獲取能量的機器人，如太陽能、風能轉化機器人，使機器人可保障較長續航時間。

2.3 集群機器人

與執行特定任務的大型智能設備相比，將多個簡單機器人組裝成不同的結構來處理不同的任務，可能是一種更便宜、更靈活的替代方案。利用人工智能來自由組合小型簡單的多個機器人，模擬自然界中的行為，感知周圍環境并對其進行反饋。但是，小型集群機器人可以集中控制，而大型集群機器人則需要更多的分散控制，因此需要更有效的控制方式來控制不同大小的機器人 群。同時對單個機器人也需要更加強大的功能，更加“結實”，能夠適應情景變化，并且能夠承受意外傷害。此外，還需要進一步研究具有互補功能的異構機器人。

2.4 機器人的人工智能

深度學習對機器識別模式的能力提升十分顯著，但應注意需要將其與基于模型的推理結合起來，以創建可以在環境中不斷學習的自適應機器人。實現這一目標的關鍵是創造能夠識別其局限性并學習如何學習新事物的人工智能。創建一個可以從有限數據中快速學習的系統也很重要，而不是從深度學習所需的數百萬個示例中學習。提高對人工智能的理解，提高人工智能的技術水平是解決這些問題的關鍵。

3 面向智能制造的機器人技術風向

3.1 人機融合智能技術

人機融合技術不斷深化，標準化結構、柔性人機交互技術不斷發展，促進智能制造領域工業機器人的便捷性和可靠程度越來越高。人機融合在智能機器人生產設計中，越來越受到重視。當前面世的許多人機交互機器人，已具備自適應、快速改變的能力，更加靈活、便捷、精準。人機協同既具備人類認知能力，又具備機器人的高效率，同時提升了安全性與便捷性。隨著技術和智能制造機器人技術的日益成熟，成本可以降低很多，帶來更高經濟效益，并可以替代傳統的專用設備，生產出調整程度高、高復雜性工藝產品。同時，隨著機器人技術日益成熟、智能倉儲機器人等產品的快速發展，智能制造機器人在汽車、電子、家具等一般行業的應用也在不斷演進。

3.2 認知智能進一步突破，支撐智慧企業和智能工廠發展

隨著認知智能技術的進一步突破，人工智能與機器人技術協同，將助力機器人技術更加智能高效，幫助智能機器人技術適應更多行業的應用。智能機器人技術可應用到生產、運營、銷售、服務各個企業的運行環節中，為企業提供多樣化支撐。智能制造機器人將成為智能工廠智慧解決方案的重要工具和組成部分，有助于智能解決方案的不斷成熟和繼續優化。近年來以人工智能技術為代表的新一代信息技術加速發展，機器人技術與新一代信息技術加速融合，制造業數字化智能化進程不斷加速。智慧工業核心在于人、機、信息技術的協作。利用機器人技術與物聯網結合，通過感應器件的廣泛連接，提供智能信息管理服務；幫助更好掌握生產到銷售服務的全過程，收集生產線數據，及時進行調整，達到提升生產效率的效果。

3.3 結合感知技術與仿生材料，智能性和適應性不斷增強

隨著人工智能等技術的不斷發展，以及機器人技術應用領域越來越廣泛和深入，促使機器人技術越來越復雜化，需要適應的特定場景越來越多。傳統機器人，如編程式、遙控式機器人因為可調整程度低、功能單一和特定化，很難應對場景變化。得益于感知技術、仿生與生物建模技術以及識別技術的不斷進步，智能機器人能夠實現一個“感知 - 決策 - 行為 - 反饋”流程的自主 運行，且仿生新材料、柔性連接結構進一步打破了傳統的機械模型，提高了機器人對環境的適應能力，在更專業的生產環境中替代人類。

4 面向智能制造的機器人行業發展措施與建議

4.1 繼續加強對機器人產業發展的頂層設計

當前，機器人產業快速發展，智能機器人在各類行業的多種應用需求巨大，未來發展前景巨大，備受政策、資本、人才和各類行業資源的關注。要把握發展機遇，充分借助政產學研金用深度融合優勢，充分摸清發展態勢，排查發展問題，厘清發展思路，找到解決方向，推動中國機器人產業科學發展、理性發展。當前，全球智能化趨勢全面演進，要緊跟趨勢，與國際代表性技術所屬企業、組織開展合作。政府要加強對技術前沿重點發展方向的預判、引領和指導，研判技術發展路徑、產業發展規劃路徑和實現路徑，完善配套政策。完善配套全鏈布局、產業培育、集群發展等方面的政策，做好政策銜接，更好銜接，確保政策覆蓋全面得當，有序推進切實有用。加強對區域產業的戰略研究和規劃指導，積極引導各地區、企業按照自身條件和優勢，制定科學、系統并充分體現本地特征的機器人技術產品研發、示范應用和產業發展規劃和政策方針，促進各項資源要素向優 勢地區和企業集中，強化區域特色優勢，全面推進我國機器人產業健康可持續發展。

4.2 有效拓寬機器人企業投融資渠道

相關部門要加快設立國家產業咨詢基金，支持設立智能機器人領域有關基金，支持和幫助機器人有關行業把握產業發展重大機遇，提供資金支撐。加強統籌規劃，從國家層面加強對領域的整體規劃和引領，突出企業的主體地位，優化資金配置設置。不斷提升各類基金對產業發展促進的效率，確保各類支持資金、專項財政資金資助到位，加強監管，保證高效化、規范化。切實促進機器人產品技術轉型升級，要繼續出臺機器人領域發展政策，加大支持和補助程度，應覆蓋到產業研發、技術研發投入等環節，重點支持機器人企業關鍵技術和核心部件的技術的支持力度。同時還要加強對支持資金的跟蹤監管，對使用情況進行跟蹤評估，完善有關管理規定，完善監管工作流程，保證落實到位。

4.3 持續提升機器人產業自主創新能力

產業方面，要促進精密減速器、高性能伺服馬達及執行器及高性能控制器等核心零件的品質穩定及量產化，并突破技術障礙，打破長久以來對國外產品的依賴性。大力發展弧焊機器人，人機協作機器人，智能公共服務機器人；手術機器人、消防機器人等具有代表性的機器人，將其推向高價值的鏈條，加快機器人技術向中高端發展。加速建立全國機器人產業的全國重點研發機 構。技術著重于人機交互，柔順控制，仿生功能；解決智能化關鍵共性技術與前沿技術，開辟工業化渠道，為企業的通用技術提供技術服務；推動技術成果的轉化、傳播和推廣。行業支撐方面，要集政策研究、產融合作、資源整合于一體；打造人才匯聚、標準制定、創業孵化等全方位的綜合性服務系統。

4.4 積極搭建機器人行業開放式資源共享平臺

通過行業協會、學會、產業聯盟這類行業組織機構的平臺作用，搭建更多交流合作載體，匯聚和傳播行業發展情況，匯集人才、產業、資本促成產業合作。充分發揮互聯網在生產要素配置中的優化集成作用，將互聯網與機器人產業進行深度融合，加快形成以機器人為主體，以互聯網為依托，以公共服務為支撐，集政策研究、產融合作、資源匯聚、人才交匯、標準制定、創業孵化等為一體的綜合服務體系。圍繞機器人技術及產品的開發進行跨領域的溝通，推動企業間的信息交換和跨領域的協作，實現機構和區域間的資源和信息的集成，全方位的打通創新鏈、產業鏈、人才鏈、資金鏈，推動整個機器人產業的健康發展。各相關行業組織要擴大對接機會，鼓勵自主創新，促進人才培養；加強產學研合作，推進標準國際化戰略，加快成果轉化和驗證；加快推廣和推進機器人領域的代表性項目。

4.5 逐步完善機器人產業標準和檢測認證體系

建立健全機器人標準體系，需要提升行業參與程度，廣泛鼓勵行業骨干企業參與標準化工作，研究制定產業對應的國家標準、行業標準等。支持鼓勵標準的驗證和研究，加快制定核心技術的通用標準。加強標準的協調性和一致性，規范研制秩序。在機器人產業中，充分利用標準化檢驗與驗證作為品質技術的基石，構建產品品質跟蹤系統。組織設立領域認證采信制度，統一公開認證結果，發揮公共監督打造檢測認證體系。以設立國家機器人檢測評價中心為基礎，完善機器人監控體系和認證體系建設，建立公司和產品貸款檔案系統，精簡行業競爭體系，加快機構和機器人設置我國檢測和工作證書。通過這些手段，提升我國機器人領域核心競爭力和國際話語權。

4.6 加快推進機器人領域高技能人才隊伍培養建設

通過知識體系和多層次應用型培訓助力我國機器人的發展。要深刻認識機器人領域高素質人才的重要性，加強高端技術人才培養。共建校企交流模式，鼓勵代表性企業與高校聯合培養人才，培養適應行業需要的復合型高級技術人才。注重培養高素質、高技能水平的機器人領域應用型人才。支持行業機構、企業和高校與產業集群共同合作，共商共建與我國機器人產業發展現狀相匹配的人才培養基地。鼓勵運營型和應用型技術人才培養，支撐機器人產業發展。構建機器人行業頂尖人才監測評價體系。聚焦關鍵能力項目，如創新人才提升計劃；設立頂尖人才計劃并在海外引進機器人行業的頂尖人才。進行實地調研、訪談、 比較分析，定量審計等基于科學、合理、客觀的目標按照公正公開的原則對人才進行評估和評價。努力推動建立各類人才崗位、崗位退出機制，讓人才工程發揮實際作用。

參考文獻：

[1] 張臨紅.《推進經濟轉型——中國制造業企業轉型升級和走出去調研報告》在廣州發布[J].新經濟,2018(1):3.

[2] 王田苗,陶永.我國工業機器人技術現狀與產業化發展戰略[J].機械工程學報,2014,50(9):13.

[3] 前瞻產業研究院.工業機器人產業布局及市場規模分析[J].中國包裝,2019,39(4):2.

[4] 物聯網聯盟.物聯網接入制造業打造智慧工廠[J].計算機光盤軟件與應用,2013(5):1.

[5] 陳騫.智能時代全球制造業發展特點解析[J].上海信息化,2020(10):3.

[6] 郭進.全球智能制造業發展現狀,趨勢與啟示[J].經濟研究參考,2020(5):12.

[7] 馬雪峰,陳曉明,許朝山.智能制造機械行業人才需求與職業院校專業設置匹配分析[J].中國職業技術教育,2020,45(11):6-16.

(注：本文轉載自《電子產品世界》2022年7月期)