近年來,機(jī)器人技術(shù)的研究與應(yīng)用在全球范圍內(nèi)得到了各發(fā)達(dá)國家的空前重視,從美國的“國家機(jī)器人計(jì)劃”、歐盟的“SPARC機(jī)器人研發(fā)計(jì)劃”,到日本的“機(jī)器人新戰(zhàn)略”等,充分表明機(jī)器人技術(shù)對發(fā)展國家實(shí)力和保障國家安全的重要性。長期以來,中國相關(guān)部門對機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)也給予了很大的支持,尤其是自2014年起,在各級政府的推動(dòng)下,我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展呈爆發(fā)式增長,一場中國式的機(jī)器人“大躍進(jìn)”勢不可擋。
據(jù)報(bào)道,2014年中國工業(yè)機(jī)器人市場銷量達(dá)5.7萬臺(tái),與2013年的3.6萬臺(tái)同比增長55%,約占全球市場總銷量的1/4。中國已經(jīng)連續(xù)兩年成為全球第一大工業(yè)機(jī)器人市場,但其中2013年國內(nèi)企業(yè)僅占中國市場銷量的15%左右。另據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)統(tǒng)計(jì),2005—2014年間,中國工業(yè)機(jī)器人市場銷售量的年均復(fù)合增長率為32.9%,而2004—2013年間為29.8%。預(yù)計(jì)到2017年,工業(yè)、服務(wù)和特種機(jī)器人的全球市場規(guī)模將達(dá)到750億美元,并帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)上千億美元的增長。該統(tǒng)計(jì)同時(shí)還指出,2013年,中國每萬名制造業(yè)從業(yè)人員機(jī)器人保有量僅為25臺(tái),而世界平均水平為58臺(tái),其中韓國396臺(tái)、日本332臺(tái)、德國273臺(tái)。對于機(jī)器人應(yīng)用最多的汽車行業(yè),先進(jìn)汽車生產(chǎn)國的工業(yè)機(jī)器人使用密度均己達(dá)到1000臺(tái)/萬人,而中國僅為213臺(tái)/萬人。
因此,在目前的形勢下,如何進(jìn)一步健康有效地發(fā)展機(jī)器人技術(shù),是一個(gè)必須關(guān)注的重要問題。人才培養(yǎng)、深入應(yīng)用、讓機(jī)器人在產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級中切實(shí)發(fā)揮作用,是大家公認(rèn)的正確途徑。同時(shí),本文認(rèn)為,除物理形態(tài)的機(jī)器人之外,應(yīng)更加注重軟件形態(tài)的機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,吸取計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展過程中“重硬件、輕軟件”所造成的信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)長期整體落后的慘痛教訓(xùn),避免重蹈覆轍。工業(yè)時(shí)代的核心技術(shù)是工業(yè)自動(dòng)化,物理機(jī)器人正起著越來越重要的作用;但智能時(shí)代的核心技術(shù)將是知識(shí)自動(dòng)化,因此必須從一開始就加快、加強(qiáng)以軟件形態(tài)為主的知識(shí)機(jī)器人的研發(fā)與應(yīng)用,以軟件機(jī)器人的發(fā)展促進(jìn)物理機(jī)器人的升級,盡快形成軟件和物理形態(tài)平行互動(dòng)的新型機(jī)器人系統(tǒng),并以此為突破口,引發(fā)下一代智能機(jī)器人的迅速發(fā)展。
1 物理機(jī)器人:功能智能化與深度化
第一臺(tái)可編程工業(yè)機(jī)器人Unimate源自George Devol 1954年的專利Unimation,即通用自動(dòng)化(universal automation)之意,由JosephEngelberger主持試制生產(chǎn),1961年完成并用于通用汽車公司(General Motors,GM)的壓鑄生產(chǎn)線。1978年,他們又推出用于組裝生產(chǎn)的PUMA(Programmable Universal Machine for Assembly)機(jī)器人,這才真正啟動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人的時(shí)代。隨即,以GeorgeN.Saridis為首的自動(dòng)化與智能控制學(xué)者進(jìn)入機(jī)器人領(lǐng)域,于1984年創(chuàng)立“IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化委員會(huì)”,3年后轉(zhuǎn)為“IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化學(xué)會(huì)(RAS)”,今天已成為全世界機(jī)器人領(lǐng)域最大最具權(quán)威的學(xué)術(shù)研發(fā)與應(yīng)用專業(yè)人士的組織[6]。
從發(fā)展歷程來看,機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用在20世紀(jì)80年代后期至90年代中期達(dá)到了一個(gè)歷史性的高潮(圖1為本文作者當(dāng)時(shí)在美國亞歷桑那大學(xué)機(jī)器人與自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn),領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)于1992實(shí)現(xiàn)了通過互聯(lián)網(wǎng)從法國和日本遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)室的工業(yè)機(jī)器人),逐漸從工業(yè)制造向國防、救援、醫(yī)健、娛樂、家庭、教育、生物等方向擴(kuò)展,形成了工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和軍事特種機(jī)器人等分支。但核心技術(shù)基本相同,而且都是以機(jī)電一體化的物理形態(tài)機(jī)器人為主,機(jī)器人軟件開發(fā)、機(jī)機(jī)通訊、人機(jī)交互等重要但非主流方向?yàn)檩o。20世紀(jì)90年代后期,由于科技發(fā)展的熱點(diǎn)轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,機(jī)器人相關(guān)工作受到一定沖擊,一度進(jìn)展緩慢,人才流失嚴(yán)重。進(jìn)入21世紀(jì)后,隨著機(jī)器人和無人機(jī)在美軍反恐戰(zhàn)爭中的有效部署、特種手術(shù)機(jī)器人的成功應(yīng)用、無人車的重大突破,特別是智能技術(shù)的迅猛興起與融合貫通,物理機(jī)器人的研發(fā)與應(yīng)用也進(jìn)入了一個(gè)新的歷史階段和高潮。