每個(gè)人孩提時(shí)代都曾在漫畫(huà)書(shū)或是電視機(jī)中看到過(guò)一個(gè)個(gè)精巧靈活的機(jī)器人，也曾夢(mèng)想著有一天他們可以跟我們一起玩耍，甚至陪伴我們生活。當(dāng)然，這些夢(mèng)想隨著我們的成長(zhǎng)而逐漸塵封在記憶中。

生命隨著歲月而老去，但人的夢(mèng)想永遠(yuǎn)不會(huì)停止。伴隨著一代代人的努力，一個(gè)個(gè)曾經(jīng)只存在于我們腦海里的機(jī)器人正慢慢走進(jìn)現(xiàn)實(shí)——“深藍(lán)”等高新人工智能機(jī)器人早已展現(xiàn)出與人類不相上下的智慧，自動(dòng)化搬運(yùn)機(jī)器人已是工業(yè)領(lǐng)域必不可少的幫手，還有靈巧便捷的家用機(jī)器人正走入千家萬(wàn)戶。

本期開(kāi)始，本刊記者將為您詳細(xì)介紹上海機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，希望能勾勒出一份詳盡的上海機(jī)器人地圖。

第一期我們會(huì)從研發(fā)入手，帶您看看從實(shí)驗(yàn)室里走出來(lái)的上海機(jī)器人。我們可能會(huì)談到一些技術(shù)問(wèn)題，但這些技術(shù)展示的卻是上海經(jīng)濟(jì)未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)力。

工業(yè)機(jī)器人：資格最老，技術(shù)最成熟

在上海大眾帕薩特轎車的座椅生產(chǎn)線上，一個(gè)個(gè)機(jī)器人“工人”正緊張地忙碌著。他們舞動(dòng)著靈巧的“手臂”，將螺母準(zhǔn)確且快速地焊接到汽車部件上。

這里的機(jī)器人大部分都由上海交大機(jī)器人研究所研發(fā)。目前全世界數(shù)量最多的機(jī)器人，就是如帕薩特生產(chǎn)線上這樣的工業(yè)機(jī)器人。它們的形狀和動(dòng)作很多只是模仿了人的手臂。

“上世紀(jì)60年代初美國(guó)誕生了人類歷史上第一臺(tái)機(jī)器人，就是工業(yè)機(jī)器人。”上海大學(xué)終身教授、上海機(jī)器人研究所所長(zhǎng)方明倫說(shuō)，日本最早實(shí)現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化。從美國(guó)引進(jìn)機(jī)器人技術(shù)，日本政府對(duì)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用實(shí)施了積極的扶植政策，僅用了十幾年時(shí)間，便實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化與推廣應(yīng)用。

上海是中國(guó)最早開(kāi)始研發(fā)工業(yè)機(jī)器人的地方。 1985年5月9日，上海機(jī)器人研究所在上海工業(yè)大學(xué)（上海大學(xué)的前身之一）成立。在第二天的《解放日?qǐng)?bào)》頭版上還刊登了這條消息。報(bào)道寫(xiě)道：在新成立的機(jī)器人研究所的實(shí)驗(yàn)室里，人們觀看了從日本引進(jìn)的兩臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的操作表演。一臺(tái)機(jī)器人正抓著毛筆蘸墨汁寫(xiě)大楷，另一臺(tái)在抓一件工具。

親身參與上海機(jī)器人研究所成立的方明倫還記得，當(dāng)時(shí)研究所最重要的任務(wù)就是率先研制出上海的工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)。

不久之后，中國(guó)首批工業(yè)機(jī)器人便在上海誕生了。上海交大研發(fā)出了“上海1號(hào)”與“上海3號(hào)”，一個(gè)是焊接機(jī)器人，一個(gè)是噴漆機(jī)器人；上海機(jī)器人研究所研發(fā)出了“上海2號(hào)”與“上海5號(hào)”，一個(gè)是通用工業(yè)機(jī)器人，一個(gè)是澆注工業(yè)機(jī)器人；上?？茖W(xué)技術(shù)大學(xué)（上海大學(xué)前身之一）研發(fā)出“上海4號(hào)”，是橋架式機(jī)器人。

如今在上海交大與上海大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里，還保留著這些中國(guó)最早機(jī)器人原型。記者在上海大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室見(jiàn)到了“上海2號(hào)”：黃色的身體，最原始的機(jī)械手臂，通過(guò)操作依然可以靈巧地搬運(yùn)貨物、焊接等。據(jù)說(shuō)，“上海2號(hào)”曾為桑塔納轎車焊接過(guò)零部件。焊接質(zhì)量之高，讓當(dāng)時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)參觀的法國(guó)專家贊不絕口。

經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，上海研發(fā)的工業(yè)機(jī)器人能做的事情更多了，焊接、噴涂、搬運(yùn)、裝配、切割等都是“小菜一碟”。

“工業(yè)機(jī)器人資格最老，技術(shù)水平已經(jīng)非常成熟了。”上海交大機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院副院長(zhǎng)、上海交大機(jī)器人研究所所長(zhǎng)朱向陽(yáng)教授說(shuō)。如今，工業(yè)機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于汽車以及汽車零部件制造業(yè)、機(jī)械加工行業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)、食品工業(yè)、物流等諸多領(lǐng)域中。按照人們給它們事先編制好的程序，一絲不茍地工作，它們不怕疲勞，也不會(huì)像人因精神疲乏或情緒波動(dòng)而出差錯(cuò)。

家用機(jī)器人：總有一天會(huì)走進(jìn)生活

感覺(jué)悶了，讓機(jī)器人唱段小曲兒聽(tīng)聽(tīng)！

在上海市機(jī)械自動(dòng)化及機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室里，一個(gè)身穿戲服、涂著花臉的機(jī)器人踱著臺(tái)步，走到臺(tái)前，有板有眼地給記者唱起京戲來(lái)。 （下轉(zhuǎn)第12版）

【背景】

“第三次工業(yè)革命”即將來(lái)臨！

英國(guó)知名雜志《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》日前發(fā)表的《第三次工業(yè)革命》一文提出：一系列新技術(shù)的發(fā)明和運(yùn)用，讓制造業(yè)數(shù)字化革命正在我們身邊發(fā)生——軟件更加智能、機(jī)器人更加巧手、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)更加便捷。這一數(shù)字化革命將引領(lǐng)第三次工業(yè)革命。

與以往歷次工業(yè)革命一樣，第三次工業(yè)革命也會(huì)對(duì)制造業(yè)的發(fā)展帶來(lái)巨大影響，它將改變制造商品的方式。今后制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的高低將不再取決于“成本”而是取決于“技術(shù)”。

對(duì)于制造業(yè)大國(guó)中國(guó)，第三次工業(yè)革命意味著更多挑戰(zhàn)與機(jī)遇。 《第三次工業(yè)革命》一文作者保羅·麥基里說(shuō)，歷史的車輪幾乎回到了原點(diǎn)，很久以前被中國(guó)等新興國(guó)家搶走的崗位，可能又要重新回到發(fā)達(dá)國(guó)家手中。但如果中國(guó)在本世紀(jì)上半葉實(shí)現(xiàn)對(duì)第三次工業(yè)革命基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建，可能會(huì)成為下一次工業(yè)革命的領(lǐng)軍人。

上海始終站在中國(guó)經(jīng)濟(jì)改革的前沿。如何迎接第三次工業(yè)革命帶來(lái)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，應(yīng)該成為上海重點(diǎn)研究的課題。

其實(shí)，第三次工業(yè)革命最核心的就是 “人工智能數(shù)字制造技術(shù)”，而這一技術(shù)最集中的體現(xiàn)便是機(jī)器人。當(dāng)前，以機(jī)器人為代表的智能制造模式正在全球范圍內(nèi)形成。上海作為中國(guó)最早開(kāi)展機(jī)器人研究的地方，也是中國(guó)最主要的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)之一，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)理應(yīng)成為上海迎接第三次工業(yè)革命的切入口。

【機(jī)器人ABC】

機(jī)器人是具有人體部分器官功能的自動(dòng)機(jī)器。它的外形可以是多種多樣的，可以像人一樣或像人的某一部分，也可以按照它所需要的功能，不拘一格地設(shè)計(jì)成各種形狀，只要這種構(gòu)造能充分發(fā)揮其應(yīng)有的性能并易于制造。

按照應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)特點(diǎn)，機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人與服務(wù)機(jī)器人。

工業(yè)機(jī)器人是應(yīng)用于生產(chǎn)制造領(lǐng)域的機(jī)器人，是制造業(yè)智能化的核心部分。

服務(wù)機(jī)器人又分為專用與家用兩種。專用機(jī)器人是專門從事軍事、公共安全、勘探、航空與醫(yī)療等的機(jī)器人，也叫特種機(jī)器人。家用機(jī)器人主要指康復(fù)、家務(wù)及娛樂(lè)機(jī)器人，具有醫(yī)療、助老助殘、教育和娛樂(lè)等功能。

權(quán)威聲音

上海機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展選擇什么路徑

《上海市科學(xué)和技術(shù)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》提到：發(fā)展智能機(jī)器人。 “重點(diǎn)研究智能機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、智能控制和人機(jī)交互等共性技術(shù)，攻克機(jī)器人建模、感知、多機(jī)器人協(xié)調(diào)等核心技術(shù)；自主研發(fā)機(jī)器人本體、精密減速器、伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)、嵌入式控制器等核心零部件，形成機(jī)器人成套設(shè)計(jì)、應(yīng)用能力和模塊化功能部件生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)六自由度高速輕載和重載工業(yè)機(jī)器人、特種機(jī)器人以及服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化。推進(jìn)智能機(jī)器人區(qū)域性研發(fā)中心、制造中心建設(shè)。 ”

《上海中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》提到：發(fā)展服務(wù)機(jī)器人。 “建立開(kāi)放式智能服務(wù)機(jī)器人平臺(tái)，攻克相關(guān)的核心基礎(chǔ)技術(shù)、單元技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)，開(kāi)發(fā)滿足不同需求的各類服務(wù)機(jī)器人，制造滿足家用、教育、助老助殘、醫(yī)療、反恐、救災(zāi)等需要的產(chǎn)品，形成系列化型號(hào)，并在世博會(huì)上展示重點(diǎn)產(chǎn)品。 ”

一個(gè)產(chǎn)業(yè)能否發(fā)展起來(lái)，關(guān)鍵在于路徑選擇。作為中國(guó)最早開(kāi)展機(jī)器人研究的地方，也是中國(guó)最主要的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)之一，上海的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑應(yīng)該如何選擇呢？

其實(shí)，在《上海市科學(xué)和技術(shù)發(fā)展 “十二五”規(guī)劃》與《上海中長(zhǎng)期科學(xué)和技 術(shù) 發(fā) 展 規(guī) 劃 綱 要（2006-2020年）》中，已經(jīng)相對(duì)明確地指出了上海機(jī)器人的發(fā)展路徑：一是攻克智能機(jī)器人涉及的核心技術(shù)難題；二是重點(diǎn)發(fā)展服務(wù)機(jī)器人。

上海市科委總工程師陳杰解釋說(shuō)——

上海已經(jīng)成為中國(guó)最大的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，世界四大機(jī)器人巨頭不約而同地將中國(guó)總部設(shè)在上海，本土機(jī)器人企業(yè)不斷涌現(xiàn)、高速成長(zhǎng)，人才團(tuán)隊(duì)、技術(shù)儲(chǔ)備和產(chǎn)業(yè)配套條件初具規(guī)模。當(dāng)然我們也清醒地認(rèn)識(shí)到，中國(guó)的機(jī)器人研發(fā)起步相對(duì)較晚，但整體研發(fā)實(shí)力距離日本、美國(guó)與歐洲國(guó)家還有很大差距，前沿技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)模仿較多，缺乏創(chuàng)意理念和原創(chuàng)性成果，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)集成，在關(guān)鍵零部件與可靠性方面與國(guó)外有相當(dāng)差距。在傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，日本、德國(guó)和瑞士等幾大機(jī)器人公司已經(jīng)基本壟斷全球市場(chǎng)，中國(guó)機(jī)器人要想進(jìn)入其中非常困難。目前，中國(guó)市場(chǎng)上應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵基礎(chǔ)部件大多為進(jìn)口，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料與工藝技術(shù)、系統(tǒng)集成與國(guó)外存在較大差距，沒(méi)有形成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化與可互換性的軟硬件及功能模塊。上海在技術(shù)研發(fā)上要以此為突破口，爭(zhēng)取早日研發(fā)出關(guān)鍵工藝技術(shù)與核心部件技術(shù)，同時(shí)解決標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的問(wèn)題，以此帶動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)的研發(fā)。

此外，隨著社會(huì)老齡化問(wèn)題日益凸顯，適用于家庭扶老助殘、教育娛樂(lè)的服務(wù)機(jī)器人，具有巨大的市場(chǎng)潛力。從全球來(lái)說(shuō)，服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用并不廣泛，很多相關(guān)技術(shù)各國(guó)都還處于實(shí)驗(yàn)室階段，真正的行業(yè)霸主也沒(méi)有出現(xiàn)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，中國(guó)在服務(wù)機(jī)器人方面與國(guó)外的差距并沒(méi)有那么大。因此上海要超前部署，爭(zhēng)取未來(lái)能在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域搶得一席之地。

因此，上海的機(jī)器人發(fā)展戰(zhàn)略為“錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)，整機(jī)牽引，以本土市場(chǎng)培育技術(shù)能力”，就是要避開(kāi)外企對(duì)機(jī)器人技術(shù)路徑的鎖定效應(yīng)，避開(kāi)外企所壟斷的傳統(tǒng)機(jī)器人市場(chǎng)（如：汽車和電子制造），快速進(jìn)入外企還未完全壟斷的市場(chǎng)，上海有應(yīng)用基礎(chǔ)、技術(shù)要求適中的新興市場(chǎng)（如：服務(wù)機(jī)器人）。

“現(xiàn)在上海機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入用研發(fā)推動(dòng)應(yīng)用的階段。”上海市科委高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化處處長(zhǎng)郭延生說(shuō)，2005至2011年7年間，市科委共在機(jī)器人方向布局81個(gè)項(xiàng)目，項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)約2.37億元,其中科委資助5537萬(wàn)元，通過(guò)設(shè)立重大攻關(guān)項(xiàng)目，建立產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟，以企業(yè)為主體，建立適應(yīng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)創(chuàng)新體系。 2010年世博會(huì)上，上海研發(fā)的炒菜機(jī)器人、助老機(jī)器人、機(jī)器人樂(lè)隊(duì)等各種服務(wù)機(jī)器人都得到很好的展示，也提高了市場(chǎng)對(duì)這一產(chǎn)業(yè)的接受程度。最近兩年，一批有實(shí)力、有眼光的企業(yè)加速進(jìn)入了這個(gè)市場(chǎng)。

在陳杰看來(lái)，上海機(jī)器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)該在政府政策的引導(dǎo)下，以企業(yè)為主體，高校和科研院所協(xié)同，三方共同努力將產(chǎn)業(yè)做大。“作為主體的企業(yè)在其中的作用尤為重要。上海未來(lái)的制造業(yè)必然向綠色制造、智能制造與高端制造方向發(fā)展，核心體現(xiàn)之一就是機(jī)器人的應(yīng)用。上海機(jī)器人市場(chǎng)是巨大的，關(guān)鍵是看企業(yè)有沒(méi)有眼光與魄力抓住這個(gè)機(jī)會(huì)。不過(guò)，科技創(chuàng)新不是一兩天能做成的，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也不可能在一夜間長(zhǎng)大。因此，需要上海企業(yè)具備長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略眼光，不但要下定決心去做，并要做好長(zhǎng)期發(fā)展的準(zhǔn)備。 ”

對(duì)話專家

上海機(jī)器人要實(shí)施跨越式快速發(fā)展

方明倫，國(guó)家級(jí)專家、上海大學(xué)終身教授、上海機(jī)器人研究所所長(zhǎng)，已經(jīng)年過(guò)花甲的他至今依然忙碌在機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域。從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，方明倫就多次作為機(jī)器人專家參與上海經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的擬定，見(jiàn)證了20多年來(lái)上海機(jī)器人在實(shí)驗(yàn)室中的成長(zhǎng)壯大，他也曾多次在各種場(chǎng)合呼吁上海要加快智能機(jī)器人研發(fā)。上周，記者（以下簡(jiǎn)稱“記”）在上海大學(xué)的一間辦公室里采訪了方明倫（以下簡(jiǎn)稱“方”）。

記：機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在上海到底有多大的市場(chǎng)潛力？

方：中國(guó)擁有的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量和密度與日本、美國(guó)和德國(guó)等國(guó)家有很大差距。在絕對(duì)數(shù)量上，中國(guó)的機(jī)器人數(shù)量?jī)H為日本的18%、德國(guó)的35%；在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最多的汽車產(chǎn)業(yè)，每萬(wàn)名工人中機(jī)器人數(shù)量只有90臺(tái)，而日本有1600多臺(tái)，美國(guó)有800多臺(tái)。從這個(gè)角度看，工業(yè)機(jī)器人在中國(guó)的缺口很大。

具體到上海的情況。飛機(jī)制造、船舶制造、汽車制造、核電和電子等領(lǐng)域，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求量最多，上海一直以來(lái)就大力發(fā)展這類精密制造業(yè)，而且“十二五”期間上海會(huì)繼續(xù)在這些領(lǐng)域發(fā)力，所以工業(yè)機(jī)器人在上海發(fā)展的市場(chǎng)潛力巨大。

此外，上海老齡化的人口結(jié)構(gòu)對(duì)家庭機(jī)器人產(chǎn)生旺盛的需求。上海是中國(guó)第一個(gè)進(jìn)入人口老齡化的城市。有統(tǒng)計(jì)顯示，截至2011年底，全市戶籍60歲及以上老年人口為347.76萬(wàn)，占總?cè)丝诘?4.5%；而“十二五”期間，上海市進(jìn)入人口老齡化加速發(fā)展期，預(yù)計(jì)到2015年末，戶籍60歲及以上老年人口將超過(guò)430萬(wàn)，比例接近30%。隨著生活水平進(jìn)一步提高，上海會(huì)非常需要具有醫(yī)療、助老助殘、教育和娛樂(lè)功能的家庭機(jī)器人。

記：經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，上海的機(jī)器人研發(fā)實(shí)力處于什么水平？

方：全球機(jī)器人研發(fā)水平最高的是日本、美國(guó)與歐洲國(guó)家。尤其是日本在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域研發(fā)實(shí)力非常強(qiáng)，全球曾一度有60%的工業(yè)機(jī)器人都來(lái)自日本。美國(guó)則在特種機(jī)器人研發(fā)方面全球領(lǐng)先。不僅是研發(fā)，從機(jī)器人產(chǎn)業(yè)上來(lái)說(shuō)，日本、美國(guó)與歐洲國(guó)家也基本處于壟斷地位。目前國(guó)際產(chǎn)業(yè)界有四大巨頭：日本fanuc（發(fā)那科）與YASKAWA（安川電機(jī)）、瑞士的abb、德國(guó)的kuka（庫(kù)卡），其中前三家企業(yè)在全球的機(jī)器人銷量都突破了20萬(wàn)臺(tái)，KUKA的銷量也突破了15萬(wàn)臺(tái)。

中國(guó)的機(jī)器人研發(fā)起步相對(duì)較晚，個(gè)別技術(shù)上能達(dá)到領(lǐng)先水平，但整體研發(fā)實(shí)力距離日本、美國(guó)與歐洲國(guó)家還有很大差距。

上海擁有較好的人才團(tuán)隊(duì)與技術(shù)儲(chǔ)備：以上海大學(xué)、上海交大為代表的研究機(jī)構(gòu)主要從事工業(yè)機(jī)器人與特種機(jī)器人的研發(fā)；以復(fù)旦大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)為代表的研究機(jī)構(gòu)主要從事機(jī)器人智能控制的研發(fā)。上海一些民營(yíng)企業(yè)也具有一定自主研發(fā)能力，如上海沃迪科技有限公司研發(fā)了能實(shí)現(xiàn)碼垛等功能工業(yè)機(jī)器人，去年產(chǎn)量為50套，但計(jì)劃啟用新工廠兩年后，預(yù)計(jì)能年產(chǎn)機(jī)器人1000套；還有上海機(jī)電廠、開(kāi)通、安乃達(dá)等相關(guān)企業(yè)，可以從事機(jī)器人的控制器、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的開(kāi)發(fā)。

不過(guò)，與中國(guó)機(jī)器人研發(fā)水平相對(duì)全球一樣，上海機(jī)器人個(gè)別研發(fā)技術(shù)在全國(guó)能達(dá)到領(lǐng)先水平，但整體研發(fā)實(shí)力卻不敢說(shuō)最強(qiáng)。往北看，實(shí)力最強(qiáng)的有哈爾濱工業(yè)大學(xué)和中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所；往南看，廣東技術(shù)水平發(fā)展迅速，最近還成立了機(jī)器人產(chǎn)學(xué)研戰(zhàn)略聯(lián)盟；上海周邊的江蘇省等正抓緊機(jī)器人研發(fā)，發(fā)展勢(shì)頭直逼上海。

記：上海是最早開(kāi)始研發(fā)機(jī)器人的地方，為何發(fā)展了20多年后，整體研發(fā)水平卻沒(méi)有在全國(guó)取得領(lǐng)先地位呢？

方：發(fā)展智能機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)寫(xiě)入了國(guó)家的“十二五”規(guī)劃，我參與編寫(xiě)的上海市的“十二五”規(guī)劃中就將發(fā)展智能機(jī)器人看作發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)的核心。但仔細(xì)分析上海機(jī)器人研發(fā)，還是可以看到很多問(wèn)題。

第一，現(xiàn)在的研發(fā)規(guī)模還不夠，缺乏研發(fā)的連續(xù)性。掌握機(jī)器人的核心技術(shù)需要長(zhǎng)期的積累與沉淀，但上海目前的研發(fā)還處于零散狀態(tài)。研發(fā)技術(shù)主要掌握在幾大高校、一些民企與央企手中，但它們相互之間沒(méi)有整合，沒(méi)有形成有效合力。

第二，機(jī)器人核心技術(shù)與關(guān)鍵器件不過(guò)硬。當(dāng)然這不僅僅是上海機(jī)器人研發(fā)的問(wèn)題，我們中國(guó)機(jī)器人研發(fā)都存在這個(gè)問(wèn)題。目前中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)品中真正過(guò)硬的核心部件還幾乎全部依賴于進(jìn)口。

第三，有影響力、有研發(fā)能力的上海國(guó)企、央企不積極介入。它們目前仍然趨于合資或者購(gòu)買進(jìn)口產(chǎn)品，對(duì)自主研發(fā)的熱情不高，這就導(dǎo)致上海的機(jī)器人市場(chǎng)嚴(yán)重缺乏本土產(chǎn)品，目前上海市場(chǎng)幾乎被日本與歐洲機(jī)器人產(chǎn)品壟斷。

記：按照您所說(shuō)，上海的機(jī)器人研發(fā)不算全國(guó)最領(lǐng)先，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)還有很多不合理的地方，那么接下來(lái)上海機(jī)器人應(yīng)該如何規(guī)劃發(fā)展，才能奪取技術(shù)的制高點(diǎn)，起碼爭(zhēng)取到國(guó)內(nèi)的機(jī)器人技術(shù)話語(yǔ)權(quán)呢？

方：我的觀點(diǎn)是，上海機(jī)器人要實(shí)施跨越式快速發(fā)展，重點(diǎn)要研發(fā)出有品牌的“基礎(chǔ)型”智能機(jī)器人。

跨越式就是不要跟隨國(guó)外的技術(shù)路線。在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，日本與德國(guó)、瑞典等歐洲國(guó)家全球領(lǐng)先，在特種機(jī)器人領(lǐng)域，美國(guó)技術(shù)水平最高，那么上海不可能再跟在它們后面去發(fā)展這些機(jī)器人，那只會(huì)落入學(xué)習(xí)、落后、再學(xué)習(xí)、再落后的怪圈。上海要發(fā)展的是智能機(jī)器人，包括智能工業(yè)機(jī)器人、智能家用機(jī)器人等，但前提一定是“智能”。

要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；欢ㄒ蛟斐龃笃放频臋C(jī)器人。這就需要告別現(xiàn)在上海機(jī)器人研發(fā)“單打獨(dú)斗”的局面，要有上海國(guó)企、央企的參與，以及上海高?？蒲辛α康穆?lián)合。參與和聯(lián)合的目的是要研發(fā)出有品牌的“基礎(chǔ)型”智能機(jī)器人。所謂“基礎(chǔ)型”智能機(jī)器人就是一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)”，能夠廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，一些功能都可以搭載在這個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)”之上。就像日本FANUC最核心的技術(shù)就是一個(gè)“基礎(chǔ)型”工業(yè)機(jī)器人。 聽(tīng)一個(gè)機(jī)器人唱戲不過(guò)癮，那就再來(lái)一個(gè)機(jī)器人吧。只見(jiàn)臺(tái)下又走上來(lái)一個(gè)機(jī)器人，圍著前面那個(gè)機(jī)器人走了兩圈，然后兩個(gè)機(jī)器人就拿出京戲道具“長(zhǎng)槍”，不緊不慢地對(duì)打起來(lái)。

在很多科幻小說(shuō)里面，幻想家都勾畫(huà)過(guò)這樣的情節(jié)：獨(dú)居家中的老人和充當(dāng)“保姆”角色的機(jī)器人聊天解悶，久居太空的宇航員和隨行執(zhí)行任務(wù)的科研機(jī)器人載歌載舞，勞累了一天的人回到家可以吃上機(jī)器人烹飪的可口飯菜。

其實(shí)，這些在上海的各大機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)變成了現(xiàn)實(shí)。

還記得上海交大機(jī)器人研究所在2010年世博會(huì)上展出的炒菜機(jī)器人吧！它的外表看起來(lái)有點(diǎn)像家用淋浴房，拉開(kāi)滑門里面則是各種齊全裝備。工作人員只要把配料裝進(jìn)專用盛裝盒，然后加入各類佐料，調(diào)配完成后，在電腦上輸入菜名，機(jī)器人便會(huì)自動(dòng)點(diǎn)火、加油并開(kāi)始炒菜。它甚至能模擬真正大廚，晃鍋、顛勺、劃散、傾倒，并能嫻熟地使用中西式炒菜技法。

唱戲機(jī)器人與炒菜機(jī)器人都屬于家用機(jī)器人。家庭服務(wù)機(jī)器人由于貼近普通百姓的日常生活，將是未來(lái)機(jī)器人領(lǐng)域的重要研究對(duì)象。

除了提供娛樂(lè)功能，家用機(jī)器人更主要的是提供助老、助殘和康復(fù)功能。在上海交大自主機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室就孕育長(zhǎng)大了一批“交龍”系列的家用機(jī)器人：如智能輪椅能夠跟蹤主人的引導(dǎo)，自動(dòng)記憶環(huán)境地圖，具有高精度和高可靠性的自定位能力，可以在人員流動(dòng)的動(dòng)態(tài)環(huán)境中完成大范圍的自主導(dǎo)航；服務(wù)機(jī)器人集成了輪式移動(dòng)下肢和仿人型雙臂上肢，不但能提供大范圍可移動(dòng)式的陪護(hù)，還能幫助主人端茶倒水等。

“我國(guó)現(xiàn)有8000多萬(wàn)殘疾人，約占總?cè)丝诘?.34%；60歲以上的老年人口已達(dá)1.6億，老齡化問(wèn)題日益加劇。獨(dú)居老人、身體殘障行動(dòng)不便者等都將是這類機(jī)器人的受益者。 ”方明倫說(shuō)。

不同于工業(yè)機(jī)器人，家用機(jī)器人屬于更復(fù)雜的智能機(jī)器人的一種。朱向陽(yáng)解釋說(shuō)，所謂智能機(jī)器人，就是對(duì)周圍環(huán)境變化能產(chǎn)生智能化反應(yīng)的自主式機(jī)器人。通俗地說(shuō)，工業(yè)機(jī)器人和智能機(jī)器人可以這樣區(qū)分：對(duì)工業(yè)機(jī)器人，你不但要告訴它做什么事情，還需要通過(guò)事先編制好的程序告訴它每一步怎么做；對(duì)智能機(jī)器人，你只要告訴它做什么事情，而不必告訴它怎么做，它會(huì)自主地完成作業(yè)任務(wù)。智能機(jī)器人涉及定位導(dǎo)航、路徑規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)控制、無(wú)線通信、機(jī)器視覺(jué)、多機(jī)器人協(xié)作、語(yǔ)音識(shí)別等廣泛的問(wèn)題。

在上海的各大機(jī)器人研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，能從事簡(jiǎn)單家庭服務(wù)的機(jī)器人還有很多。比如，有的機(jī)器人可以對(duì)房間內(nèi)的所有物品自動(dòng)識(shí)別、分類，哪些仍可利用、哪些作垃圾處理，都可在無(wú)人操控的條件下獨(dú)立完成。不僅能分類、歸納，它們還能將雜亂擺放的物品進(jìn)行清潔、整理。這些看似復(fù)雜的工作，只需要使用者按下遙控器上的按鍵就能完成。

當(dāng)然，千萬(wàn)不要“神話”了這些家用機(jī)器人。“盡管比爾·蓋茨在2007年就預(yù)言說(shuō)，機(jī)器人將與個(gè)人電腦一樣邁入千家萬(wàn)戶。但從全球的現(xiàn)狀來(lái)看，機(jī)器人大量走進(jìn)普通百姓的日常生活還有一段路要走，其中有許多技術(shù)問(wèn)題仍有待科學(xué)家努力。 ”朱向陽(yáng)說(shuō)，家用機(jī)器人需要更先進(jìn)的人工智能技術(shù)、更高的自主作業(yè)能力、更友好的人機(jī)交互界面和更高的安全性和可靠性，現(xiàn)在還尚未到這個(gè)時(shí)候。不過(guò)我們可以相信，家用機(jī)器人不是一個(gè)遙遠(yuǎn)的夢(mèng)，它正在一步步成為現(xiàn)實(shí)。

如果我們適當(dāng)放寬“家用機(jī)器人”的定義，將可以根據(jù)室內(nèi)環(huán)境變化來(lái)改變清掃方式的“掃地機(jī)器人”，或是可以幫助洗碗的“洗碗機(jī)器人”納入家用機(jī)器人的范圍，甚至可以設(shè)想，機(jī)器人進(jìn)入家庭的第一步不是作為功能性的助手或是仆人，而是作為玩具和寵物類型的設(shè)備，那么家用機(jī)器人的現(xiàn)狀會(huì)更加讓人樂(lè)觀。因?yàn)檫@樣相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)器人技術(shù)，在上海實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)非常成熟了。

特種機(jī)器人：在你看不見(jiàn)的地方默默工作著

在一塊垂直地面的巨大鐵板上，一個(gè)外表酷似坦克車的小機(jī)器人緩緩駛?cè)?。機(jī)器人具有復(fù)雜環(huán)境下自主式運(yùn)動(dòng)功能，傳感器系統(tǒng)可以幫助它尋找作業(yè)目標(biāo)，并自動(dòng)完成焊接等作業(yè)任務(wù)。

這是記者在上海交大機(jī)器人研究所的實(shí)驗(yàn)室看到的一幕。

朱向陽(yáng)指著一個(gè)“小家伙”告訴記者，它可以應(yīng)用于大型工程結(jié)構(gòu)的焊接。此類特殊的作業(yè)任務(wù)會(huì)比較危險(xiǎn)，而且焊接作業(yè)區(qū)分散，工作強(qiáng)度和難度大。但這個(gè)帶有自主式移動(dòng)平臺(tái)的焊接機(jī)器人可以幫助我們完成這一任務(wù)。它自帶傳感器，可以自動(dòng)尋找焊接作業(yè)區(qū)；特殊的底盤(pán)設(shè)計(jì)，能讓它在大廈墻面上行駛也如履平地。

當(dāng)然，這個(gè)“小家伙”只是功能比較簡(jiǎn)單的一個(gè)特種機(jī)器人。特種機(jī)器人的種類繁多，可以應(yīng)用于軍事、公共安全、勘探、航空與醫(yī)療等各行各業(yè)。咱們上海還研發(fā)出一些更厲害的特種機(jī)器人。

目前，上海交大船舶海洋與建筑工程學(xué)院研發(fā)的“海龍”水下機(jī)器人，代表了中國(guó)水下機(jī)器人的領(lǐng)先水平。 “海龍”水下機(jī)器人是中國(guó)下潛深度最大、功能最強(qiáng)的無(wú)人遙控的機(jī)器人。它能在水下3500米深處進(jìn)行觀測(cè)和取樣。它成功應(yīng)用于“大洋一號(hào)”21航次第三航段的深海熱液科考任務(wù)。通過(guò)“海龍”，工作人員可以在東太平洋深海3000多米處，觀察到高26米、直徑約4.5米的罕見(jiàn)巨大“黑煙囪”并取樣。除了海底熱液礦物取樣、大洋深海生物基因和極端微生物的研究等，“海龍”還可用于海洋石油工程服務(wù)，水下管道、電纜檢測(cè)維修，以及海上救助打撈等各種水下作業(yè)。

此外，在我們生活中，也有一批上海研發(fā)的特種機(jī)器人在默默工作著。只是由于涉及國(guó)家安全等敏感問(wèn)題，這些機(jī)器人很少被媒體報(bào)道。

生機(jī)電一體化機(jī)器人：新崛起的前沿科技

好萊塢科幻大片中，經(jīng)常出現(xiàn)主人公因意外事故失去手臂，但卻在高科技的幫助下重新裝上時(shí)尚先進(jìn)的機(jī)械手臂，不但能完全恢復(fù)正常的活動(dòng)，從此還能借助機(jī)械手臂上天入地、打敗強(qiáng)敵、拯救世界。

如今，人體與機(jī)器的結(jié)合正在經(jīng)歷從科幻到現(xiàn)實(shí)的跨越。

這便是處于機(jī)器人前沿技術(shù)領(lǐng)域的 “生機(jī)電一體化技術(shù)”：將“固定在人體上的機(jī)器”發(fā)展為神經(jīng)系統(tǒng)直接控制的運(yùn)動(dòng)功能替代裝置，由人的神經(jīng)電生理信號(hào)來(lái)控制假肢的行動(dòng)。簡(jiǎn)單說(shuō)，就是你想什么，它就可以按照你的意愿做什么，等于恢復(fù)了正常的肌體功能。

由上海交大機(jī)器人研究所領(lǐng)銜的國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目 “人體運(yùn)動(dòng)功能重建的生機(jī)電一體化基礎(chǔ)”，就是以“多用途靈巧假肢”為載體，研發(fā)“生機(jī)電一體化機(jī)器人”。

主攻生機(jī)電一體化技術(shù)的朱向陽(yáng)介紹，現(xiàn)在技術(shù)相對(duì)成熟的是功能低下的單自由度假肢，而多用途靈巧假肢特別要求靈巧、多自由度，能夠還原“手”的功能，實(shí)現(xiàn)肢體運(yùn)動(dòng)和感知功能再造、神經(jīng)功能重塑、生機(jī)交互與功能集成。如今這種多用途靈巧假肢雖然距離推廣使用還有很大距離，但在實(shí)驗(yàn)室中做出的樣機(jī)已經(jīng)取得了不錯(cuò)的效果。

記者在實(shí)驗(yàn)室看到，在一位失去小臂的殘疾人的殘肢上貼上電極，采集其神經(jīng)電生理信號(hào)，就可以實(shí)現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)控制下的計(jì)算機(jī)字符輸入。

“假肢的運(yùn)動(dòng)主要依靠神經(jīng)電生理信號(hào)控制，常用的神經(jīng)電生理信號(hào)包括腦電信號(hào)、肌電信號(hào)等，與此相關(guān)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是人機(jī)接口技術(shù)。 ”

腦機(jī)接口技術(shù)近年來(lái)發(fā)展很快。腦機(jī)接口可分為有創(chuàng)腦機(jī)接口和無(wú)創(chuàng)腦機(jī)接口。有創(chuàng)腦機(jī)接口需要在中樞皮層中直接植入傳感器，接受神經(jīng)信號(hào)。從技術(shù)上來(lái)講，這種腦機(jī)接口的信號(hào)測(cè)量效果好，信息傳輸率也相對(duì)較高。無(wú)創(chuàng)腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)比較容易，只需要通過(guò)電極帽測(cè)量頭皮外的信號(hào)，安全性好，但其信息傳輸率相對(duì)較低。人機(jī)接口是影響生機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展水平的最關(guān)鍵的因素之一。

不過(guò)，由于全球生機(jī)電一體化研究本身起步較晚，中國(guó)與世界水平的差距相對(duì)不大。上海的生機(jī)電一體化研究在中國(guó)起步較早。 2005年，上海交大機(jī)器人研究所就開(kāi)始開(kāi)展此類研究，也成為最早開(kāi)展此類研究的研究所之一。國(guó)內(nèi)從事該領(lǐng)域研究的主要機(jī)構(gòu)還有清華大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等等。

作為一門新的學(xué)科，生機(jī)電一體化技術(shù)面臨制造科學(xué)、信息科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)與神經(jīng)工程學(xué)交叉學(xué)科的挑戰(zhàn)，盡管從研究和實(shí)踐上都還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未完善，但這種新技術(shù)的崛起正孕育著康復(fù)工程技術(shù)的重大變革，并可能直接影響未來(lái)的國(guó)際科技和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局。