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機器人在智能制造業(yè)中的作用與面臨的挑戰(zhàn)，大概主要分以下幾個方面：一我國國家在“十二五”規(guī)劃當中，列出七個戰(zhàn)略性新興產業(yè)，可以看到高端裝備制造是其他六大產業(yè)發(fā)展的一個基礎，因為其他六大產業(yè)發(fā)展離不開裝備支撐。在這七個戰(zhàn)略性新興產業(yè)裝備制造業(yè)分了五個重點發(fā)展的產業(yè)，五個重點發(fā)展同樣產業(yè)中，智能制造裝備是其他發(fā)展產業(yè)離不開，也是基礎，所以可以看出智能制造裝備是高端裝備發(fā)展的重點，也是衡量國家工業(yè)化水平一個重要標志。
我們看一下，從智能裝備特點可以看出，從功能特點上看，感知決策控制執(zhí)行等等。裝備產品集成和融合，先進制造技術和信息技術集成。制造業(yè)發(fā)展需求需要智能化數(shù)字化網絡化。這些智能制造裝備的一些特點，可以看到，工業(yè)機器人本身的特點，感知決策執(zhí)行控制是非常相近，可以說機器人作為制造業(yè)中的一個核心裝備，是最能體現(xiàn)智能制造高端智能的特點。 從全球的產業(yè)規(guī)模來看智能制造機器人發(fā)展，隨著技術提升，使用顧客需求和整個環(huán)境改變而產生不同改變。在2010年接近60億美元，年度裝機量12萬臺，相關應用產值更高。2011年全球共裝備接近14萬臺，比2010年增長18%。 隨著新興應用領域和汽車傳統(tǒng)產業(yè)需求增加，預計在2012到2014年全球工業(yè)機器人年產量以6%速度增長，平均每年新裝量在17萬臺。從2010年開始我們國家工業(yè)機器人需求增加，2010比2009增長達到1.71倍。 2014年我國需求量講到達到32000臺，也將成為全球最大工業(yè)機器人需求國。這是在2014年，我們國家機器人裝機量超過15萬臺。從此可以看出，機器人的發(fā)展是非常快的。我們縱觀各地區(qū)機器人產業(yè)相關專利數(shù)量來看，同樣還是在日本專利數(shù)量上遙遙領先。也可以說明，我們在機器人產業(yè)在核心技術方面，我們還有很多欠缺。
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從國內工業(yè)機器人市場特征來看，目前還是以汽車制造業(yè)為主制造業(yè)發(fā)展，占主要作用。同時在沿海經濟發(fā)達地區(qū)是工業(yè)機器人的主要市場。外商獨資企業(yè)中外合資企業(yè)和國有企業(yè)，目前是工業(yè)機器人的主要客戶。智能機器人應用種類很多，一種標準傳統(tǒng)的工業(yè)機器人，主要裝配等方面。自動引導車，裝載、卸拆。機器人化的裝備，這里典型的并聯(lián)制造裝備，機器人化加工中心甚至機器人成套裝備。 幾個比較典型應用，比如說我們在航空制造業(yè)對于飛機外科、機翼、裝配甚至一些高端機翼纖維攢放。在汽車行業(yè)包括點焊甚至搬運各個方面。冶金行業(yè)也是一樣。 在醫(yī)藥和食品行業(yè)，可能將來是我們發(fā)展一個非常重要部分，因為食品行業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)自動化程度比較低。同時它對于制造過程中的潔凈安全有非常大要求。
主要講一下，機器人服務于智能制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。第一，在認識層面上，現(xiàn)在我們國家已經對機器人的認識程度提的非常高了，而且各種計劃都把發(fā)展機器人作為非常重要一個方面。我們在認識方面，考慮的一件事情，在技術重大改革與探索，歸根到底還是對人的思維模式的挑戰(zhàn)。我們面臨的最大挑戰(zhàn)，能否有效在全社會范圍內形成統(tǒng)一認識，建立和推進發(fā)展智能制造氛圍，發(fā)展智能裝備國家力量。 我們現(xiàn)在從工業(yè)機器人研發(fā)角度來說，我們沒有形成一種合力，大家做的比較分散。戰(zhàn)略層面上，我們國家目前已經認識到了工業(yè)機器人所發(fā)展的重要性，國家各個政策層面上也給予非常大的支持，包括科技部工信部地方政府都給予很大支持。主要有四方面：一方面抓住機遇，定好位，加快步伐，迅速發(fā)展。二必須形成機器人或者機器人化智能裝備生產制造優(yōu)勢產業(yè)鏈。三必須掌握服務于制造業(yè)技術核心的一些技術，不是簡單的跟蹤模仿，需要掌握核心技術。四建立一種新的包括新市場新技術新產品新應用新方法新應用新體制的一種新戰(zhàn)略。
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應用層面上，我們國家機器人服務于整體市場有待于成熟，與國外相比產品種類比較少。主要表現(xiàn)在，需要在應用層面全面布局，探索更廣泛服務內容和技術。 在某一領域開始實現(xiàn)重大突破，針對國防交通能源環(huán)保這些重要領域，實現(xiàn)機器人重點突破。針對生物制造極端制造太空制造特殊領域，讓機器人發(fā)揮中國作用，實現(xiàn)特殊特定領域發(fā)展。建立面向應用的系統(tǒng)級解決方案研發(fā)市場的整個體系。
技術層面，現(xiàn)代智能制造新理念對機器人化智能裝備發(fā)展提出挑戰(zhàn)
一、智能裝備產品多品種少量化趨勢，導致彈性生產需求，要求機器人智能高度柔性和集成度都要高。
二、智能制造專業(yè)西風和更加復雜的制造流程，要求機器人更加智能化，更加精細化。
三、智能制造不斷縮短的產品生命周期，要求機器人裝備具有與之適應快速更新和升級的能力。
四、機器人智能裝備在提高性能的同時，必須遵循低能耗低排放綠色理念。從智能發(fā)展趨勢來看，未來的智能制造技術包含以下幾個內容。
智能性技術。表現(xiàn)在對工作環(huán)境的自動識別與決策，其他工作指令可以根據反饋信息自動生成。與人類智能相比，智能制造聰明程度很低，需要很大差距。 綜合性技術方面，智能制造技術是集成技術、交叉學科，任何一個單一技術突破，都可為智能制造技術帶來一些革命性轉變。實時性方面，智能制造系統(tǒng)能對現(xiàn)實工況快速反映。 交互質技術，奧巴馬在美國卡尼梅隴大學發(fā)表演講，未來工業(yè)機器人是什么樣的態(tài)勢，他講未來的機器人應該是一個真正與人合作的機器人。 與人合作前提是我們要發(fā)展它與人交互性技術，這是未來機器人非常重要的一個方面。最主要，它能夠理解人的意圖和思想，實現(xiàn)人機和諧交流過程。
機器人技術未來走向來看：一、模塊化可重構化，可以解決適應市場產品短周期快速要求，體現(xiàn)更好柔性。二、控制系統(tǒng)一定是開放化，而且是網絡化。提高機器人控制系統(tǒng)可擴展性互操作性可移植性聯(lián)網能力，使機器人由獨立性能向群眾系統(tǒng)發(fā)展。 三、數(shù)字化和分散化，主要通過分布式控制遠程控制和現(xiàn)場控制，大幅度提高整個系統(tǒng)可靠性靈活性，實現(xiàn)系統(tǒng)智能化數(shù)字化網絡化發(fā)展。四、多傳感器融合使用化。多傳感器融合算法這方面，做了很多年也取得了一些成就。 但是如果實際現(xiàn)場問題能夠變成實用化，有效的可行性還有很長路要走。機器人作業(yè)個性化集成化主要研究以人為核心的作業(yè)系統(tǒng)，實現(xiàn)作業(yè)過程中機器人群體協(xié)作，以及跟人之間的。
舉個例子，比如說現(xiàn)在綠色制造中拆裝業(yè)，拆汽車發(fā)動機，需要機器人，如果完全用機器人，未來十年也達不到。必須是用人同機器人協(xié)作過程中的應用，這也是未來發(fā)展方向。在交互控制中一些圖形性可靠性安全智能化。 縱觀國際機器人發(fā)展模式，有幾種：一、日本的模式，日本制造商開發(fā)新興機器人和批量生產優(yōu)質產品為主要目標。由其他公司設計制造機器人成套系統(tǒng)，日本最早的發(fā)展有專門機器人生產公司，生產機器人由子公司和其他公司作為系統(tǒng)集成應用作。二、歐洲模式。包括既生產機器人，同時這個公司也做機器人設計制造，都有機器人制造商完成。三、美國模式。采購方式成套設計相結合。在美國基本上不生產工業(yè)機器人，主要工業(yè)機器人依賴于進口，完成的是機器人設計和集成方式。 我們國家發(fā)展工業(yè)機器人模式，現(xiàn)在都在說，如果對于中國來說，我們這個公司只生產機器人，賣機器人，恐怕這個公司生存很難。我們也在考慮什么樣的公司可以做工業(yè)機器人，如果簡單只是現(xiàn)在生產工業(yè)機器人去賣，這個肯定不行。除非生產機器人同時做機器人應用工程，這是一方面。另一方面，現(xiàn)在機器人比較大的集成商，國內有很多企業(yè)，一年需要用三百臺、四百臺。首先他自己就是用戶，所以他生產的機器人，目前還存在一些瓶頸問題，包括價格的問題。它的利潤可以從其他方面，從整個系統(tǒng)集成方面可以補掉缺失，這也是一個比較好的發(fā)展模式。
我們目前機器人產業(yè)化存在的制約問題。第一，國外高端工業(yè)機器人擁有先發(fā)優(yōu)勢。搬運機器人在1998年到1999年在上海有一次博覽會，代表公司跟他談搬運機器人，當時開價120萬，談了很長時間，后來定下來是年應用量超過40臺，降到82萬一臺?，F(xiàn)在再看機器人價格，價格已經在30萬左右。國外高端工業(yè)機器人本身擁有了一個規(guī)?；a量化優(yōu)勢，同時產品成熟化的優(yōu)勢，同時在不斷降價。這樣的結果，為我們國產工業(yè)機器人發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)非常大。 第二，關鍵圓不見依賴進口，制約了機器人產業(yè)成熟和國際競爭力。大家都在想，關鍵原部件成本下不來，人家降價空間很大，這樣的結果我們國家機器人產業(yè)如何發(fā)展。我們在關鍵部件上干了很多年，投很大精力做這個事情。為什么成熟不了，這是一個循環(huán)。我們的機器人產業(yè)或者這個產業(yè)沒有發(fā)展起來，所用的國產量上不去，永遠落在小批量甚至實驗室階段，永遠變不了產品，得不到市場成熟化過程。 我們國內工業(yè)機器人規(guī)?；瘧眠€要亟待于規(guī)模化發(fā)展?？煽啃孕枰M一步提高，沒有規(guī)?；瘺]有在市場中長時間應用，產品成熟也沒有辦法。近幾年包括科技部、工信部的項目，我有一個感受，每家寫的本子指標提的很高，能寫到比如abb機器人在國際上型號最領先，最低要寫到abb水平甚至比ABB高。過度追求高指標高性能，任何東西奠基要更好，把成本提的更高。針對目前我們國內一些方面一些需求，走出高性能高指標，而追求高性價比，這是我們要思考的問題。第四從專利表中也對比到，創(chuàng)新能力不足，制約機器人市場的拓展。因為跟各個高校研究所聯(lián)系比較廣，我們現(xiàn)在機器人中國從事機器人研究人員是世界最多的。
我們反過來想，機器人發(fā)展已經到了一定程度，也發(fā)展了很多年，也可以說機器人在中國應用春天來了。在技術上是不是準備好了，我們是不是還有很多關鍵技術沒有突破，比如說高速重載，快速運行抖動的問題等。 原因是在什么方面，是在設計上？還是在控制上還是在驅動元器件上？我們有很多技術還處在實驗室階段，也制約了機器人產業(yè)化進程。當然我說的不一定對，這是我自己一些感受。這是國內機器人產業(yè)化存在一些瓶頸。
國內機器人產業(yè)化發(fā)展，我覺得需要一個秩序化的問題。
第一，機器人現(xiàn)在很熱，據不完全統(tǒng)計，我們國內大大小小不下60家都在做工業(yè)機器人。這些企業(yè)實力又不一樣，最后的結果國際上大概十幾家大型工業(yè)機器人公司，目前產能已經足夠用于國際市場，而且甚至每個還有一些產能拓展。要真的需求量大了，國外公司15%到30%提升產能是有的。 這么多家企業(yè)做機器人，我們國內市場再大，勢必會造成惡性競爭，我們自己內部又再打一個價格戰(zhàn)，造成每個企業(yè)又不盈利，會出現(xiàn)目前光伏產業(yè)情況，會出現(xiàn)風電產業(yè)情況。 現(xiàn)在大家做這個事情很對，市場很大，機器人概念很廣，我們自己不要去做通用廣泛的東西，就找一個應用點做下來，在中國市場上都是非常有市場。 同時我們國家有一個非常大的特點，只要你做的產品，低端中端高端做什么層次都有什么層次市場，有序化。希望在幾年之內，經過拼爭能夠有一些企業(yè)突出出來，成長起來，而且有一些企業(yè)在競爭中不斷萎縮掉，市場還是需要有序化。
第二，機器人研究從業(yè)人員最多的國家，但是在機器人研發(fā)方面非常分散。咱們國家高校中機器人研究所的幾十家有的，三四十家有的，反正規(guī)模不多。沒有形成合力，從科技支持項目，重復支持的東西非常多，重復研究的東西也非常多。 實際上，是真正的一種研究能力研發(fā)資源浪費。能不能成立一個聯(lián)盟性質的東西，建立一個比較好的機制。能夠使研發(fā)研究能力整合起來，形成一個合力，哪塊是核心技術，組織大家共同突破這個技術，可能更好一些。我想的比較理想，實際操作可能存在很大問題。 機器人產業(yè)鏈有待細化，比如說本來我是做某一個零部件的企業(yè)，零部件做的很好以后，突然想起做零部件賣給他們做機器人不如自己做機器人。本來是做部件的企業(yè)，可以供給很多搞機器人的企業(yè)，現(xiàn)在自己也在做機器人。 第一你的零部件賣別人賣自己，先自己用，甚至還搞一些有技術，做的真的很好，技術很先進，為了保持自身機器人優(yōu)勢，不賣，自己用。這樣反而造成產業(yè)的不均衡，機器人是一個很大的產業(yè)，需要非常細的產業(yè)鏈包括集成商服務體系生產商。 如果能夠建立一個非常有序的產業(yè)鏈，非常細化的產業(yè)鏈，促進大家共同發(fā)展。政策，出臺政策，從政府出臺鼓勵政策方面，現(xiàn)在包括政策支持不僅在資金上在政策上的支持已經沒有問題。我們國家各級政府已經認識到工業(yè)機器人在未來發(fā)展中的重要性。 研發(fā)分散，建立一個真正產學研用聯(lián)盟，形成一種強大研發(fā)開發(fā)生產應用隊伍。我們現(xiàn)在國家大力提倡產學研，從某種意義講，還沒有變成真正產學研甚至產學研用。很多國家政府支持的項目，是為了項目而項目，為了產學研用，它的產學研用跟項目有很大關聯(lián)。
真正的產學研用存在什么問題，我也跟很多企業(yè)很多高校談過，最大的問題，為什么形成不了真正的產學研，最基本的一個條件就是誠信體系的問題。我是企業(yè)，我在想高校和我合作，是不是你的技術全給我，是不是留一手。 高校也想，全交給你，以后就沒有我的事。如何建立一個非常好的機制甚至建立一個利益共同體，利益共享機制，建立一個非常好的誠信體系，是我們真正產學研用聯(lián)盟非常好的基礎。 剛才我講，不是說我們一定追求低端東西，我們可以追求高端，目前至少現(xiàn)階段，大量促進機器人應用發(fā)展的時候，推廣它的市場形成規(guī)模化，在現(xiàn)階段還是應該走出追求高指標誤區(qū)，把著眼點放在高性價比，這樣才有量。 機器人市場包括機器人概念很廣，涵蓋很多方面。機器人應用在我們國家，隨著我們國家用工、包括其他方面，市場還是非常大。這個市場大，我們不要把眼睛只盯在汽車制造業(yè)，應該討論機器人應用不斷發(fā)展新市場新模式新應用領域。 滄州有一家小的公司，大家沒有想到釀酒會用到機器人。這個量還是很大，如何去找一些應用點，應用領域，使機器人朝著更大更快更好發(fā)展。 我講這么多，實際上真正機器人來說，在我們國家，現(xiàn)在國家各級政府也非常重視，產業(yè)化規(guī)模也在逐漸擴大，還有很多很多我們存在的問題。這里所講只是我自己一些體會，不一定對愿意大家指正。希望業(yè)界朋友們共同努力，把我們國家工業(yè)機器人能夠做的更好，做的更強。
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現(xiàn)場還有一些朋友問了趙杰博士關于機器人現(xiàn)狀的問題：
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[現(xiàn)場提問] 今年工博會亮點，工業(yè)機器人。作為工業(yè)設計，在機器人當中從國家提出來，促進工業(yè)設計從外觀設計向綜合高端設計服務轉變，機器人制造當中，工業(yè)設計在結構中扮演很好角色。能夠在工業(yè)設計和技術研發(fā)當中怎么去很好連接和結合，讓各級政府更加重視我們的工業(yè)設計在機器人制造當中一個重要角色。謝謝！
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[趙杰] 大家到工博會看看就知道，我們現(xiàn)在國產的，從外觀角度來看，機器人把牌子去掉，很明顯知道哪個是國產哪個是國外的。在工業(yè)設計機器人方面，的確還有一定外觀設計各個方面的欠缺，這是需要加強。
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[趙杰] 而且工業(yè)未來機械學科兩大重大發(fā)展新興方向，一個工業(yè)設計一個工業(yè)工程。從產品設計制造產品制造管理角度。如何在外觀整體設計上能夠做的更漂亮，這是工業(yè)設計發(fā)展最主要的工作，在這里面會大有用途。
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[現(xiàn)場提問] 我來自浙江大學，我們長期從事工業(yè)機器人研究，在“十二五”期間，國家863機器人專家組在機器人核心部件上有什么具體支持舉措，謝謝！
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[趙杰] 核心部件，在十一五末期已經布置了一個核心部件，“十二五”跟十一五銜接，已經布置了一批項目，就是在核心部件項目。未來怎么樣，因為“十二五”專家組成立實際上是“十二五”前期，“十二五”過了一年才成立起來。
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[趙杰] 我們現(xiàn)在也正在討論工業(yè)機器人，因為分兩方面，一個方面是工業(yè)機器人如何發(fā)展，還有一個服務機器人如何發(fā)展，科技部成立一個服務機器人專項。核心部件一直是制約機器人發(fā)展的因素，后續(xù)還有很大力度支持這個事情。
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[趙杰] 是不是只針對某一個企業(yè)，可能要有重點支持的問題。咱們以前支持很多，拿電機來說，支持搞機器人電機不下六七家，未來要有有目的有重點持續(xù)性支持，有非?？斓陌l(fā)展，這是我們目前思考的問題。如何把發(fā)展和繼承，解決這兩個方面的問題。發(fā)展性和繼承性的問題。
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如果要發(fā)展智能裝備發(fā)展機器人，必須深刻面對許多方面的挑戰(zhàn)，問題和一些瓶頸，正如趙教授說的，機器人產業(yè)非常好，但是現(xiàn)在機器人也很熱，希望不要盲目發(fā)展，更不能跟風。 如果這樣的話，因為機器人產業(yè)確實好，門檻也很高，畢竟有一個產業(yè)鏈構成，如果大家盲目進去之后，可能最后形成的局面，我們國內很多產業(yè)都有這個局面，高端占不了，就在中低端大家進行火拼，最后傷害了這么好一個產業(yè)。
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希望大家還是要有深刻清醒的認識，讓我們這個產業(yè)通過政府的支持引導，通過科研機構努力，通過企業(yè)的共同努力，讓這個產業(yè)能夠更加有序健康的發(fā)展。
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