第三次工业革命与第三代工业机器人

第三次工业革命与第三代工业机器人本轮金融危机以来，世界各国都在寻求新的科技创新驱动力。

世界主要国家为迎接新一轮科技革命，把科技作为国家发展战略的核心，出台了一系列创新战略和行动计划，加大科技创新投入，在新能源、新材料、信息网络、工业机器人、生物医药、节能环保、低碳技术、绿色经济等重要领域加强布局，努力保持科技前沿领先地位，抢占未来发展制高点。

在科技投入总量上，全球科技投入2008年跃上万亿美元大关。

2010年，世界主要国家研发投入占国内生产总值的比例，美国、德国等超过2.5%，日本、韩国等超过3%。

今年3月，美国政府宣布投资10亿美元，发起制造业国家创新网络计划，在全美15个研发机构建立网络。

在科技创新的推动下，一场新的变革正在孕育。

一些欧美学者将其与以蒸汽机为代表的“第一次工业革命”，以电气化、内燃机为代表的“第二次工业革命”相提并论，并作为上世纪90年代开始的信息网络技术革命的延伸和发展，认为将带来“新工业革命”。

中国国际经济发展研究中心行业特邀研究员、国际模具协会秘书长罗百辉认为，当前的重要任务，一是要加快产业结构调整和升级的步伐。

以信息化带动工业化，走新型工业化道路。

我国装备制造业虽然规模较大，但大型装备的核心部件和控制技术严重依赖进口，必须加强重大装备和关键产品研发，推动高技术向传统产业、尤其是支柱性的制造业扩散转移，加快提升高端制造业的自主创新能力，发展智能制造、绿色制造，实现从制造大国向制造强国转变，这是应对“新工业革命”的产业基础。

二是要大力培育和发展战略性新兴产业。

比如，在新一代信息技术产业方面，加强网络关键技术、高性能集成电路、新型平板显示、关键电子元器件等技术研发；在高端装备制造方面，突破发动机、先进轨道交通、海洋深水勘探、工业机器人等技术。

这些新兴产业将有可能成为“新工业革命”的支柱性、先导性产业。

三是要加快推进国家科技重大专项。

国家中长期科技规划纲要确定的16个重大专项已经全面启动，近期国务院又决定启动航空发动机和燃气轮机、页岩气开发两个重大专项，瞄准经济社会发展的重大需求，突出系统性和集成性，突破对产业竞争力整体提升具有全局性影响、带动性强的关键共性技术，解决制约经济社会发展的重大瓶颈问题，培育能形成具有核心自主知识产权、对企业自主创新能力的提高具有重大推动作用的战略性产业。

四是要超前部署战略先导研究，加强前沿领域布局。

我国科学技术积累相对薄弱，必须立足长远、科学设计、前瞻布局。

先导技术具有前瞻性和探索性，是未来高技术更新换代和新兴产业发展的重要基础。

要加强先导技术研究，在关系未来长远发展的工业机器人、信息技术、生物技术、能源技术等关键领域取得重大变革性创新，在关系国家安全和利益的空天、海洋、网络等战略必争领域取得先导性成果，不断增强技术储备，提高我国高技术的研究开发能力和产业的国际竞争力。

加强重要基础研究和交叉前沿研究布局，在物质科学、生命科学、信息科学、地球科学等可能出现革命性突破的前沿领域方向，在科学原理层面取得原创性突破，厚实发展基础，增强发展后劲。

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。

自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统、自动化工厂、计算机集成制造系统的自动化工具。

即使在目前严峻的经济形势下，仍有面向各个新应用领域的机器人不断涌现出来。

在制造业方面，尽管增长速度受到资金的限制，机器人的数量仍在不断增加。

另外，医疗、服务、空间和军事领域等机器人市场也在增长中。

与此同时，曾经是科幻小说素材的消费机器人时代已随着清扫机器人的出现而到来并开始改变我们的日常家庭生活。

中国机器人研究起步于20世纪70年代初期，经历了70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代以后的实用化期。

上世纪80年代，中国在“七·五”科技攻关计划中将工业机器人列入了发展计划，由当时的机械工业部牵头组织了点焊、弧焊、喷漆、搬运等型号的工业机器人攻关，形成了中国工业机器人第一次高潮。

90年代的“863计划”，确定了特种机器人与工业机器人并重的发展方针，开发了7种工业机器人系列产品，102种特种机器人。

上世纪90年代末，中国建立了9个机器人产业化基地和7个科研基地。

目前中国已经能生产具有国际先进水平的平面关节型装配机器人、直角坐标机器人、弧焊机器人、点焊机器人、搬运码垛机器人和AGV自动导引车等一系列产品，其中一些品种实现了小批量生产。

然而和世界水平相比，中国差距很大，中国的工业机器人绝大多数为进口，国产工业机器人尚无法进行大规模生产。

在智能机器人领域，中国的一些大学、研究所取得了一些进展。

中国科研团队在一些比赛中亮相，并获得了一些成绩和好评，但综合实力仍远不如发达国家。

此次的“悟”、“空”突出了连续快速反应的“一招鲜”，但在行动能力、信息感知和反馈能力方面却逊色于国外产品，“人工表情”等也停留在较初级水平。

从20世纪60年代中世界第一台机器人诞生到现在，全球已出现了三代机器人。

第一代是“示教再现型机器人”，是一种没有感知能力的机器人，更像一种精密机器。

20世纪60-80年代在工业化国家的生产线上迅速得到普及。

第二代是“感知型机器人”，具有一些对外部信息进行反馈的能力，诸如触觉、视觉等，特别适合完成矿井、海底、高温高压高腐蚀环境下的勘探、操作、科学考察等任务。

这类机器人80年代开始进入成熟应用期，目前已开始普及。

第三代则是“智能机器人”或称“仿人机器人”，它不仅外形和人相同，具备各种感知能力，还拥有类似于人类的判断、处理能力。

迄今为止，第三代机器人尚未进入大规模工业化普及时代。

除了技术上的难点，这代机器人造价高昂，结构过于精巧，容易损坏难以修理，是普及和推广的难点。

制动器和传感器技术也是制约机器人发展的重要因素。

制动器用于控制机器人的移动，但目前的制动器不是制动能力欠佳、体积太大就是噪音太高。

虽然有科学家提出“人造肌肉”的解决方案，但是在掰手腕测试比赛中，“人造肌肉”的力量还抵不过年轻女孩。

目前的增长并非仅仅是短期的狂热。

许多枯燥、肮脏和危险的工作最终将由机器人来完成，但技术将如何发展才能满足这个未来需求呢？机器人技术还有很多创新有待完成。

如果该技术继续沿着目前的道路前行，我们将会看到这样的机器人，成千上万甚至上百万的传感器连接到一些较小的处理节点，这些节点连接到更大的中央处理节点，后者通过远程链接与中心站及其它机器人进行通讯。

这些传感器将向机器人提供反馈，机器人利用这些信息驱动轻巧的执行器迅速高效地完成手头的任务，并在此过程中通过自学习不断改进控制方法。

我国工业机器人的市场主要集中在汽车、汽车零部件、摩托车、电器、工程机械、石油化工等行业。

中国作为亚洲第三大的工业机器人需求国，市场发展稳定，2007年共装配了约6581台工业机器人，较上年安装的5770台上升了百分之十四点零五，汽车及其零部件制造仍然是工业机器人的主要应用领域，随着我国产业结构调整升级不断深入和国际制造业中心向中国的转移，我国的机器人市场会进一步加大，市场扩展的速度也会进一步提高。

“工业机器人可以承接生产线精密零件的组装，可替代人工在不良工作环境中完成喷涂、焊接、装配等工作，还可与数控超精密铣床等工作母机结合制造模具；当医生决定修复牙齿时，工业机器人可通过计算机生成牙齿的模具造型，并按照指令用精密仪器将粉末材料熔合，当场制造出一个小部件安装或填制在牙齿上，其严丝合缝的程度甚至比经验丰富的牙医做出来的人工牙齿部件还要精密；温州立本企业投入的机器人焊接工作站代替了以往的人工焊接，一个机器人的效率顶得上20个工人，有效缓解了用工难的问题……我国人口红利已进入减弱期，伴随制造业的升级，这些代替和武装人工甚至高级技术人员的机器人，愈来愈受到市场欢迎。

或许，我国制造业大规模研发制造机器人的时代即将到来。

”国际模具协会秘书长罗百辉表示，目前我国的工业机器人主要应用在汽车及汽车零部件的制造领域，随着我国制造产业的升级和人口红利的减弱，工业机器人的应用领域将逐渐向电子信息产业以及模具机床、建筑、采矿等领域延伸。

此外，由于自动化立体仓库以每年40至60座的水平快速增长，用于物流、搬运的移动机器人的需求年增幅也将不低于20%。

近年来，我国工业机器人及其自动化生产线相关产品年产销已突破10亿元。

伴随着第三代工业机器人普及的是第三次工业革命带来的生产方式“巨变”，当前脱胎于制造业“自动化”和“大规模生产”时代的国际分工体系将可能被扬弃，取而代之的新国际分工可能更有助于发达国家重拾制造业竞争力。

第一，第三次工业革命将重塑国家间比较优势。

其一，终端产品的竞争优势来源不再是同质产品的低价格竞争，而是通过更灵活、更经济的新制造装备生产更具个性化的、更高附加值的产品，发展中国家通过低要素成本大规模生产同质产品的既有比较优势将可能丧失。

如果发展中国家的低要素成本优势不能在未来“大规模定制”中重新占据一席之地，将失去生产高附加值终端产品的竞争优势。

其二，支撑制造业“数字化”的新型装备是实现终端产品“大规模定制”的基础，拥有新型制造装备技术和生产能力至关重要。

然而，这些新型制造装备属于技术密集型和资本密集型产品，更符合发达国家的比较优势。

因此，第三次工业革命不仅削弱发展中国家的传统比较优势，而且强化了发达国家的比较优势，导致不利于发展中国家的“中心—外围”世界产业体系将被进一步固化。

第二，第三次工业革命将重塑二、三产业关系。

其一，从二、三产业关系来看，由于制造业的生产制造主要由高效率、高智能的新型装备完成，与制造业相关的生产性服务业将成为制造业的主要业态，制造业企业的主要业务将是研发、设计、IT、物流和市场营销等，制造业和服务业深度融合；更为重要的是，为了及时对市场需求迅速做出反应，要求制造业和服务业进行更为深度的融合，包括空间上更为集中，以及二、三产业的界线模糊化。

其二，从就业结构上讲，一方面，由于生产环节大量使用新型装备替代劳动力，使得制造业环节的劳动力需求绝对减少；另一方面，随着服务业活动成为制造业的主要活动，制造业的主要就业群体将是为制造业提供服务支持的专业人士，这就使得二、三产业的相对就业结构朝着服务业就业人口比重增长方面发展。

在这样的产业发展趋势下，低技能的生产工人对产业发展的重要性下降，高技能的专业服务提供者的重要性进一步增加。

这对各国的教育、人才培育和就业结构将产生极为深远的影响。

第三，第三次工业革命将重塑世界经济地理。

随着国家间比较优势和产业结构的变化，世界经济地理格局也必将随之改变。

其一，当发达国家重新获得生产制造环节的比较优势，曾经为寻找更低成本要素而从发达国家转出的生产活动有可能重新回流至发达国家，制造业重心向发达国家偏移。