曲道奎:中国机器人产业发展深层思考

日期:2015-12-18 09:56

机器人是20世纪最大的技术发明之一,机器人也可以称之为制造业皇冠上的明珠。现在机器人的名气,无论是从技术上还是从未来战略上都到了无以复加的高点,但真正机器人发展了半个多世纪,它在市场上的表现又是什么,机器人是名不副实还是名实相符?

  对此,沈阳新松机器人自动化股份公司总裁曲道奎指出,目前为止机器人的拥有量不到200万台。而中国一年的汽车产量2000万台。机器人作为一种产业或者产品它几乎可以忽略不计。机器人作为这样一个重要产品在半个多世纪的保有量不到200万台,这与它名气的差距之大令人惊讶。

  全球最大机器人市场趋势不变

  据统计,2009~2014年,世界机器人的快速发展时期,特别是全球金融危机的大背景下,机器人逆势增长,全球的增长率接近30%,中国的增长率到50%多,接近60%。近几年进入了机器人快速发展的新阶段。这里中国尤为突出,2013年中国成为机器人全球最大市场,2014年中国市场增幅54%,仍然保持全球最大市场。预计未来10年乃至15年,中国一直会保持全球最大机器人市场的趋势。更关键的一点,中国保有的机器人密度和国际平均密度,还没有达到一半,这说明中国市场潜力巨大。

  机器人技术十分重要,但是机器人整个市场表现不理想,成本、价格这是一方面的因素,而真正的因素可能在技术上。曲道奎指出,从市场表现数据可以看到,机器人全球平均密度是在0.62%,中国只达到0.3%。实际上在机器人替代率里,可以忽略不计。因为全球平均99.38%的工作还是人来做,机器人在里面的替代率只有0.6%多一点,在中国99.7%还是人作业。由此可以分析为什么这么大的工作量机器人不能替代,原因在于很多领域因为机器人技术无法支撑,不具备条件。机器人根本不具备替代人工作的条件,而不在于成本和价格,在于产品功能和性能不能满足真正制造业大批量刚性需求。

  机器人技术限制明显

  现在典型的工业机器人,缺少了感知系统。一般的视觉、力觉还有其他感知,现在的机器人都没有。机器人还缺什么?缺少灵巧性。真正制造业里很大一类工作,特别是劳动密集型工作,几乎都是靠人的灵巧性,这恰恰是今天机器人所欠缺的。机器人既没有感知系统,又没有灵巧的操作系统,按照人类来讲,机器人应该是一个严重的残疾人,这样在人类中基本排除在就业范围之外,这就是今天机器人的现状。

  今天的机器人只能在结构工作环境下做程序化、规定性的工作。真正需要灵巧性的、或者在需要变通的环境,机器人无能为力。这个问题导致了很大一类工作机器人无法做,包括典型的劳动密集型工作。未来机器人一个重要发展趋势在于3C(通讯、电子、消费类),而这些领域需要劳动者从事的工作是要用真正的双手或者手指,做灵巧性的工作,但是机器人做不了。还有一大类特种性的工作,没有一定规范,机器人也做不了。真正需要劳动力多的行业机器人全部无能为力,分析原因还是技术问题。

  智能是机器人技术突破主要方向

  还有特种领域机器人的作用。一个是人类的替代、一个是人类能力的拓展,在这个领域现在机器人所做的也是刚刚开始。今天因为众多技术的限制,使得机器人只是局限在制造业很窄的一部分里,这也回答了为什么今天机器人发展了半个世纪全球只有200万台,作为一个产业来讲可以说是微乎其微的。针对这个情况,下一步机器人技术突破主要体现在以下几个方面:

  一是机器人的作业能力,从灵巧性入手;二是机器人的自主决策能力要增加;三是机器人的交互能力,不像过去靠编程、靠键盘,而是通过其他交互方式,通过这个来解决机器人在复杂环境下的作业,解决机器人与人的共融性,还要解决与作业决策相关的自主意识问题,要重点解决机器人的交互能力问题。这几个技术突破以后,机器人才会摆脱现在只是作为一种机械设备在专用领域应用的现状,从而进入广泛的市场。

  曲道奎指出,机器人的智能技术的发展,现在可能要经历三个阶段。第一阶段,计算智能。现在的机器人主要体现在编程、计算,以轨迹计算为主。第二阶段,进入感知智能,各种传感要进来,提高机器人对外部环境的适应性。第三阶段,认知智能,这个比较长远。这三个阶段,当下机器人重点发展的是第二阶段“感知智能”,可以实现机器人在制造领域或者外部环境的适应性。认知智能还需要长时间的积累,眼前重点需要突破的是感知智能领域。

  现在机器人具备两大属性,第一个属性是机器人的机器属性或者机械属性,机器人发展到目前重点发展的是这个属性。第二是人的属性,智能、智慧、灵巧性。今天机器人正处在一个由机器向人的转折点上,也就是智能的提升。

  产业链低端化风险不容忽视

  对于中国机器人产业发展现状,曲道奎客观地评价指出,现在中国有一定影响力的机器人公司可能有700~800家,这是短短三五年的爆发式发展。中国机器人的量上去了,发展速度上去了,但企业产品的质在哪儿,中国机器人的内涵是什么?

  研究数据表明,中国机器人目前存在的巨大问题包括三个方面,一是机器人技术层面,机器人的复杂程度,多关节机器人国外公司占了90%。二是机器人作业难度,现在机器人更多体现在焊接,在焊接领域国外占了84%。三是行业应用,真正机器人的高端应用主要集中在汽车行业,在这个领域国外公司占了90%。这说明中国机器人在技术层面,也就是机器人的复杂度处于比较大的劣势,国外企业和技术占据着主导地位。

  随着趋势的发展,中国将来很可能在产业链中处在低端,并逐渐被市场边缘化,很多主流市场,中国企业可能进不去,这是一个非常重要的问题。从机器人产品来看,我国现在的问题是高端市场产业链低端化,市场的边缘化的风险。

  曲道奎指出,中国是全球最大的市场,同时中国也成为了全球机器人竞争最激烈的战场。中国机器人产业里的企业数量近几年飞速发展,但质量需要有一个大的提升。中国机器人产业存在三个大的潜在风险,一个是技术,很可能要空心化;二是应用的低端化;三是市场边缘化。这三大潜在风险,中国的机器人产业、中国机器人企业必须重视起来,要解决好。四是当务之急中国要培育具有国际竞争力的企业。作为一个国家没有国际级的龙头企业不可能在国际上占据优势或者竞争地位。中国政府现在要打造机器人相关的大平台,研究开发平台、检验检测平台,还包括其他的标准平台,这都是中国机器人产业发展需要支撑的相关平台。

  智能制造拓展机器人应用空间

  在曲道奎看来,工业4.0带来一个新的概念,对产品的重新定义,虽然产品名字没有改变,但是产品内涵发生了翻天覆地的变化。现在工业4.0要伴生第二次机器革命,这当中典型代表是新机器人。传统机器人的使命是支撑前三次工业革命,作为大设备的支撑。第四次工业革命必须有新一代机器人支撑,必须满足物物相连、物物相通,满足数据、网络、云这些新的要求,所以就有一个大的变化,我们称之为新一代机器人。

  现在一个智能制造时代已经来临,这个时代来临有几个基本特征:第一,美国的再工业化,美国物联网的革命,包括欧盟的工业4.0以及日本的复兴战略和日本的机器人新革命,以至中国制造2025,这一切都标志着全球进入了一个新的发展阶段。这个阶段称之为大智能的变革,核心是智能。首先在智能制造这个大范畴内需要一个大模式的变革。第二,为支撑智能制造需要有智能设备,它生产的又是智能产品,同时设计手段包括管理手段的数字化、智能化,这是大的系统的变革时代。

  机器人今天的现状是技术不能提供支撑,很多功能、性能满足不了需求。新一代机器人首先在技术上有了新支撑。包括网络技术、传感、大数据、新一代材料等等,在技术上有翻天覆地的变化。新一代机器人的定义摆脱了设备概念,已经成为了人类真正的伙伴,无论在制造业还是日常生活,特殊领域,新的机器人和传统机器人在内涵、在功能上发生了翻天覆地变化。按照这个定义,未来制造业只是机器人的领域之一,医疗、国防安全、服务生活领域,这才是机器人未来的大空间,未来的大市场,几万亿美元的市场,是整个机器人市场的新范围。

  机器人产业的机遇大于挑战

  当前,世界各国都把新机器人作为国家发展战略。机器人是多种高新技术的综合集成,机器人的发展几乎代表一个国家综合技术的发展水平和发展阶段。机器人还有一个很大的功能支撑技术,它对制造业、对国防安全、对日常生活有巨大的支撑作用,这是机器人和其他产品的巨大差别。机器人的持续性,任何技术和产品都有它的发展阶段和生命周期,但机器人几乎看不到它的终点,应该是伴随人类社会的发展而发展和持续。

  曲道奎指出,过去机器人和人必须要独立、分离,现在利用感知系统,机器人完全可以跟人进行交互、协同。机器人新的定义或者是重新定义,开辟了机器人发展新的时代,传统的机器人我们认为从技术层面已经走到尽头,但是机器人的产品还会持续十年、十五年,因为中国产业的发展与国际发展相比,具有一定的错位和滞后性。机器人现在已经不单单是在制造业,已经进入人类生活的各个领域。更关键的一点,现在传统的机器人已经进入到低附加值的时代。我国现在正处在机器人转折的关键转折点上,传统机器人需要升级换代,新的机器人产品逐渐成熟进入市场。相信中国机器人产业的机遇要远远大于挑战。

  ●相关报道

  机器人技术:科学与工程的融合

  IEEE自动化与机器人学会主席RajaChatila认为,机器人是一个比较特殊的领域,它实现了科学与工程的融合。它们可以替代人类在非常复杂、有害的环境中工作,并且可以提供帮助,协助人类在家里、在工作场所,协助人类尤其是残障人士,并可以实现人类的复健等,这都是非常好的应用。那么如何才能让这些功能更加高效并拓展到真实世界当中呢?

  对于机器人来讲,它们是如何做到的呢?通过建立一个大脑模型,可以实现在科学以及工程之间的连接融合,因为可以使用来自于最新的在科学当中的发现,建立更好的机器人系统,同时这一点是很重要的,使用机器人系统,更好地去理解或者设计一些数学的模型,去解释到底人类的大脑中,在自然世界当中发生了什么。

  通过研究人类控制学,还有对于人类的步态以及动作的控制,可以更好地理解如何进行仿人机器人设计,让它能够在不同的限制和环境中完成更加复杂的工作,实现全面的身体控制,也就是实现走动,以及实现日常的人类能够做出的动作的模拟,操纵物体,并且能够将不同程度的自由度和触动器结合在一起,先进系统的代表控制不同程度的自由度,将自由度集成到一个全面控制并且能够非常流畅的一个架构当中去。

  另外一个重要的部分,对于机器人来讲它和生物都是有可能会出问题或者造成损害的。所以让机器人能够进行适应和在破坏后的重新配置,让它能够像人或者生物一样能进行自我修复。

  此外,如何理解环境,如何理解周围的环境、如何理解要操纵的物体?人类试图理解周围的物体,不仅对它们进行观察同时对它们进行操纵。对于观察和操纵就意味着观感以及行动,这些都可以集成在一起,机器人能够理解周围的物体的承受性,不仅是看起来是怎么样的,还要真正理解它周围所处的环境。

  RajaChatila指出,机器人和人类一样它们彼此必须要进行互动也要与人类进行互动,这是非常重要的一个问题,机器人需要帮助人类做一些行动,完成一些工作,它们必须和人类进行有效互动,而且机器人必须要能够去计划它们的行动,要能够对人类做出响应。

  正因为如此,机器人必须和人类有共同点,共同的完成任务。共同点意味着它们能够了解人类的一些指令,了解人类希望它们做些什么,这样它们可以高效的和人类互动,而且对于人类合作伙伴来说,机器人的行动必须让人类感到舒服,这也是人类和机器人之间互动的基础。这种互动还有设身处地为他人着想非常重要,从这里我们能够看到人类和机器人有共同的一些任务,机器人帮助人类清理桌子,人会将一些物体放到机器人手中,因此机器人和人类必须在共同完成任务时相互帮助。这是基于共同行动理论的。这个理论是来自哲学家和心理学家的,他们研究了人的行动和与人的互动。要进行互动,当然人所要做的事情会减少,因为人类希望机器人能够帮助做事情,而不仅仅是和人类共同完成工作。

  全球最大市场趋势不变中国机器人产业发展还需更深层思考RajaChatila指出,来自工程学和神经学当中的一些理论和模型是彼此的相互补充,能够促进彼此的增长和发展,促进了机器人系统的进一步发展,能够促进机器人进行很好地控制或者更好的感知,做出更好的决定,学习与人类进行互动,同时可以使机器人更好地了解自然的流程,可以把科学和机械学进行整合。机器学不仅仅是对于神经学的应用来说是非常独特的,机器人学也是一个非常独特的领域,它可以把科学和工程结合在一起,可以让我们了解到我们的生活、了解到人类。同时在工程学方面我们创建机器,这些机器可以促进人类进一步发展,能把科学和工程在机器人身上合二为一、融为一体。(杨明)

  ●工业机器人是智能制造的重要组成部分,而“中国制造2025”为机器人产业开辟广阔成长空间,因为工业机器人规模化应用是实现智能制造的前提。

 

   *原文摘自OFweek机器人网

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