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？