機(jī)器人的研發(fā)和利用已然成為中國(guó)乃至全球的熱點(diǎn)。目前，西方國(guó)家的機(jī)器人主要制造商都在紛紛加緊布局，搶占技術(shù)和市場(chǎng)制高點(diǎn)。

 

　　在今年6月9日召開的2014年兩院院士大會(huì)上，習(xí)近平總書記曾專門提及機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并表達(dá)了自己的“憂慮”：我國(guó)將成為機(jī)器人的最大市場(chǎng)，但我們的技術(shù)和制造能力能不能應(yīng)對(duì)這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)？我們不僅要把我國(guó)機(jī)器人水平提高上去，而且要盡可能多地占領(lǐng)市場(chǎng)。

 

　　總書記的講話和寄語，為中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了新的方向。對(duì)于科技界、產(chǎn)業(yè)界而言，動(dòng)力尤在，但壓力倍增。6月下旬，中科院院長(zhǎng)白春禮在視察中科院沈陽自動(dòng)化研究所時(shí)也指出，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展蘊(yùn)涵新的機(jī)遇，機(jī)器人技術(shù)與新材料技術(shù)、生物技術(shù)的進(jìn)一步結(jié)合必將帶動(dòng)新興領(lǐng)域的快速發(fā)展。

 

　　在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，中科院始終是“中國(guó)制造”機(jī)器人的發(fā)源地與搖籃，中科院沈陽自動(dòng)化所、中科院自動(dòng)化所、中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院、中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院……一大批科研院所在工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人等領(lǐng)域各顯身手，各有建樹。

 

　　中科院制造的機(jī)器人發(fā)展水平如何？有哪些技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)應(yīng)用？日前，《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者走訪了從事機(jī)器人研發(fā)的中科院有關(guān)院所。

 

　　沈陽自動(dòng)化所：

 

　　中國(guó)機(jī)器人的搖籃

 

　　國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)的最新數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)在2013年的工業(yè)機(jī)器人購買量是全球銷售量的1/5，在歷史上首次超過了以技術(shù)利用見長(zhǎng)的日本。由于中國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)及人工成本的上升，工業(yè)機(jī)器人需求正以前所未有的速度增長(zhǎng)。談到機(jī)器人，不能不提中科院；談到中科院的機(jī)器人研發(fā)，不能不提沈陽自動(dòng)化所，而提到“沈自所”，中國(guó)工程院院士蔣新松則是一個(gè)關(guān)鍵人物。

 

　　從1980年開始任中科院沈陽自動(dòng)化所所長(zhǎng)14年來，蔣新松一直致力于我國(guó)自動(dòng)化事業(yè)。特別是在機(jī)器人科研、應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化方面，無論是水下機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人，還是特種機(jī)器人，他都取得了一系列開創(chuàng)性成果，由此被譽(yù)為“中國(guó)機(jī)器人之父”。

 

　　“他是我國(guó)機(jī)器人的開拓者，也是自動(dòng)化所機(jī)器人科研的奠基人。正因?yàn)橛幸慌@樣的探索者，使我們機(jī)器人的研發(fā)水平以及產(chǎn)業(yè)化程度在國(guó)內(nèi)始終保持?jǐn)?shù)一數(shù)二的位置。”中科院沈陽自動(dòng)化所副所長(zhǎng)桑子剛這樣向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者介紹。

 

　　7月，位于東北的沈陽氣候宜人。在該所的展館內(nèi)，《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者看到了一場(chǎng)各式各樣的機(jī)器人秀。身高不足半米的“靈蜥”機(jī)器人像微型坦克一樣，有著一個(gè)大鋼爪，依靠?jī)蓷l履帶行走，它是一種特殊的反恐防暴機(jī)器人，可以利用機(jī)械手和多功能工具包，接近疑似爆炸物進(jìn)行處理，其爬坡角度也可達(dá)到43度，可以通過有纜、無纜兩種方式進(jìn)行操作。

 

　　“自2002年起，這種機(jī)器人已經(jīng)在公安和武警部隊(duì)投入60多臺(tái)套，遍及全國(guó)20多個(gè)省市自治區(qū)。它具有全部的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。”桑子剛介紹。

 

　　看上去方頭方腦，有著兩條黃色履帶的機(jī)器人，在科研人員的操作下可以實(shí)現(xiàn)自由變形：兩個(gè)履帶一會(huì)兒合并成一排，一會(huì)兒變成兩條直線，一會(huì)兒其頭部佇立起來組成“D字”形，看上去頗有變形金剛的神采。

 

　　“這是我們研發(fā)的廢墟搜索可變形機(jī)器人，它可以根據(jù)環(huán)境改變自身的構(gòu)型，適應(yīng)更多地震廢墟。它能利用自身攜帶的紅外攝像機(jī)、聲音傳感器，將廢墟內(nèi)部的情況實(shí)時(shí)傳回后方控制臺(tái)。”桑子剛介紹說，這種廢墟搜索機(jī)器人在四川蘆山地震的現(xiàn)場(chǎng)救援中首次使用，曾協(xié)助國(guó)家地震緊急救援隊(duì)完成了多處廢墟和危樓的生命搜索排查和災(zāi)情勘察任務(wù)，有效提高了搜索救援行動(dòng)的效率。

 

　　水下滑翔機(jī)、小型自治遙控水下機(jī)器人、深海調(diào)查型水下機(jī)器人……在沈陽自動(dòng)化所的機(jī)器人水下試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)，記者看到了更多機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)演示。它們或許看上去沒有我們想象中的人類形狀外表，卻依然可以在水下進(jìn)行水文、聲學(xué)探測(cè)，完成科考和一些海洋事故的調(diào)查與處理。

 

　　讓中科院沈陽自動(dòng)化所引以為豪的，還有該所的工業(yè)機(jī)器人。他們研發(fā)的移動(dòng)機(jī)器人（AGV）系列產(chǎn)品占據(jù)了我國(guó)汽車整車裝配生產(chǎn)線的絕大部分市場(chǎng)，相關(guān)產(chǎn)品不斷出口美國(guó)等國(guó)外市場(chǎng)，“即使在2008年金融危機(jī)爆發(fā)的時(shí)候，我們的工業(yè)機(jī)器人出口量也在不斷攀升”。

 

　　“目前，我們正在大力發(fā)展仿生機(jī)器人。讓機(jī)器人變得更加智能，這是我們未來主攻的方向之一。”桑子剛不無自豪地說。

 

　　中科院自動(dòng)化所：

 

　　服務(wù)市場(chǎng)國(guó)家“兩不誤”

 

　　相比沈陽自動(dòng)化所種類多樣的機(jī)器人，中科院自動(dòng)化所研發(fā)的機(jī)器人類型也不遑多讓。他們?cè)?jīng)承擔(dān)過國(guó)家基金委、科技部、工信部的多項(xiàng)與機(jī)器人相關(guān)的任務(wù)，掌握了許多機(jī)器人研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。

 

　　中科院自動(dòng)化研究所研究員王碩向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者介紹，自動(dòng)化所在控制器與自動(dòng)焊接機(jī)器人方面有一定的優(yōu)勢(shì)，技術(shù)已相對(duì)成熟。“當(dāng)然，我們主要還是做理論、技術(shù)先導(dǎo)方面的研究，產(chǎn)業(yè)化仍需要依托企業(yè)來完成。”

 

　　據(jù)了解，自動(dòng)化所的機(jī)器人研發(fā)一部分以滿足市場(chǎng)需求為主，還有一部分則在于落實(shí)國(guó)家戰(zhàn)略要求。走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，該所自主研發(fā)的醫(yī)療健康類服務(wù)型機(jī)器人引起了 記者的注意。

 

　　一款血管介入手術(shù)機(jī)器人有著和人的小臂相似的高精度機(jī)器臂，它具備基于多數(shù)據(jù)融合的機(jī)器人定位與導(dǎo)航技術(shù)，能用激光找準(zhǔn)手術(shù)點(diǎn)，“醫(yī)生如果不用這個(gè)機(jī)器人，需要用上百例動(dòng)物實(shí)驗(yàn)后才能找準(zhǔn)手術(shù)部位，有了這項(xiàng)技術(shù)，就能夠通過機(jī)器臂感知血管位置和壓力，大大提高手術(shù)的準(zhǔn)確率。”王碩說。

 

　　看起來像一個(gè)大躺椅，有著舒適的坐墊、夸張的金屬“腳”，這其實(shí)是一個(gè)下肢康復(fù)機(jī)器人。它分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種類型，如果下肢稍微有力氣，可以上下移動(dòng)，機(jī)器人會(huì)順著這個(gè)節(jié)奏和頻率搖擺；如果下肢完全沒有力氣，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)擺動(dòng)，進(jìn)而幫助患者鍛煉自己的下肢，達(dá)到早日康復(fù)的目的。

 

　　中科院自動(dòng)化研究所精密感知與控制中心研究員徐德介紹，目前該團(tuán)隊(duì)在機(jī)器人領(lǐng)域的最新成果是異構(gòu)復(fù)雜零件的精密微裝配機(jī)器人。該機(jī)器人2011年開始研制，2013年底研制成功，基本達(dá)到美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置（NIF）的性能指標(biāo)。“它的主要作用是對(duì)多種異構(gòu)復(fù)雜零件實(shí)現(xiàn)精密的立體裝配，應(yīng)用在軍方和工業(yè)領(lǐng)域的精密組件裝配上。”

 

　　此外，該所研發(fā)的自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人，已在亞馬遜公司天津運(yùn)營(yíng)中心穩(wěn)定運(yùn)行一年以上，“我們把關(guān)鍵技術(shù)做好之后，企業(yè)進(jìn)一步做產(chǎn)品研發(fā)，現(xiàn)在剛剛開始小規(guī)模研究。

 

　　中科院先進(jìn)制造技術(shù)研究所：

 

　　鎖定服務(wù)與工業(yè)機(jī)器人

 

　　相比自動(dòng)化所和沈陽自動(dòng)化所，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院先進(jìn)制造技術(shù)研究所的機(jī)器人研發(fā)，主要鎖定服務(wù)和工業(yè)兩大機(jī)器人領(lǐng)域。

 

　　該所項(xiàng)目辦葉曉東介紹，該院的服務(wù)機(jī)器人包括老人服務(wù)機(jī)器人和類人型機(jī)器人等，主要應(yīng)用于未來中國(guó)的服務(wù)業(yè)。

 

　　目前，該所對(duì)老人服務(wù)機(jī)器人各組成單元及其信息處理、接口耦合、人機(jī)交互進(jìn)行了深入研究，使得整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)有機(jī)集成，突破了環(huán)境識(shí)別、自主行走等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

 

　　“它能夠拾取和遞送日常物品，陪老人聊天并進(jìn)行簡(jiǎn)單的娛樂活動(dòng)，還能對(duì)老人進(jìn)行監(jiān)護(hù)，比如提醒老人按時(shí)服藥、鍛煉等。”葉曉東介紹，這項(xiàng)成果的綜合技術(shù)性能指標(biāo)已達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，為未來服務(wù)機(jī)器人大量進(jìn)入家庭奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

 

　　該所2013年研制出類人型機(jī)器人，該課題屬于中科院“一三五”重點(diǎn)培育方向。此款類人機(jī)器人也成為中國(guó)大陸唯一獲得參加美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）舉辦的“國(guó)際機(jī)器人挑戰(zhàn)賽”資格的項(xiàng)目。

 

　　目前，該所已在工業(yè)機(jī)器人方面全面開展與企業(yè)的產(chǎn)業(yè)化合作。“現(xiàn)在勞動(dòng)力的成本高價(jià)格貴，工業(yè)機(jī)器人不僅節(jié)約了成本，還能夠提升質(zhì)量，有的國(guó)外企業(yè)會(huì)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈上的機(jī)器人數(shù)目有要求，這就要求拓寬機(jī)器人的市場(chǎng)。”葉曉東介紹，研究所正積極與企業(yè)溝通，充分了解市場(chǎng)需求，以開發(fā)研制出市場(chǎng)迫切需要的機(jī)器人。

 

　　事實(shí)上，這種產(chǎn)學(xué)合作已經(jīng)積累了成功的經(jīng)驗(yàn)。2007年，有企業(yè)向該所反映需要鍛壓方面的機(jī)器人，科技人員隨即展開科研攻關(guān)，一方面抓緊研究，另一方面不斷地完善技術(shù)，整個(gè)項(xiàng)目一做就是7年。

 

　　葉曉東介紹，現(xiàn)有的鍛造設(shè)備廠廣泛用人工完成工件制坯、成型及沖孔工序中的取料和放料過程，不僅耗費(fèi)人力、效率不高，且現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，對(duì)人工自身影響很大。該所開發(fā)的“鍛造自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)”突破了高溫環(huán)境下精確定位、多臺(tái)工業(yè)機(jī)器人協(xié)同作業(yè)等核心關(guān)鍵技術(shù)，通過工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了制坯、成型和沖孔過程的全自動(dòng)上下料、故障報(bào)警、顯示等功能，不僅顯著提高了生產(chǎn)效率，還大大提升了我國(guó)鍛造等金屬加工業(yè)的自主創(chuàng)新水平。

 

　　未來發(fā)展：

 

　　領(lǐng)航仍須突破技術(shù)產(chǎn)業(yè)瓶頸

 

　　盡管中科院相關(guān)院所在機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域做出了很多國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際一流的新技術(shù)創(chuàng)產(chǎn)品，相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化程度也已走在國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的前列，但受訪專家仍表示，中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)要想在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，仍需關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)以及成果產(chǎn)業(yè)化方面作更多努力。

 

　　目前，國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化較成功的案例是由中科院沈陽自動(dòng)化所科研人員創(chuàng)建的新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司。新松機(jī)器人的產(chǎn)品以工業(yè)機(jī)器人為主，產(chǎn)品成功出口全球13個(gè)國(guó)家和地區(qū)，一舉改寫了中國(guó)機(jī)器人只有進(jìn)口、沒有出口的歷史，目前其企業(yè)市值超過150億元人民幣。梳理國(guó)內(nèi)其他機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)，很難找到擁有新松這樣技術(shù)背景和發(fā)展規(guī)模的企業(yè)。

 

　　相比中科院的其他院所，中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院在機(jī)器人研制方面起步較晚，但也不乏特色。2011年6月，該院首批研究員進(jìn)駐重慶兩江新區(qū)，7月初開始機(jī)器人研究工作。

 

　　該院教授何國(guó)田向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者介紹，研究院主要從事工業(yè)機(jī)器人及其自動(dòng)化、水下機(jī)器人、無人智能車、手術(shù)機(jī)器人、助老助殘機(jī)器人等研發(fā)工作，目前已建立了國(guó)內(nèi)首個(gè)機(jī)器人檢測(cè)中心。

 

　　在部分專家看來，和國(guó)外相比，目前國(guó)內(nèi)的機(jī)器人技術(shù)上已達(dá)到與國(guó)外接近或相當(dāng)?shù)乃?，但中?guó)制造的機(jī)器人在價(jià)格上沒有優(yōu)勢(shì)，在實(shí)用性、可靠性等方面也有所欠缺，因此，國(guó)外工業(yè)機(jī)器人壟斷我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)的局面短期內(nèi)將難以改變。

 

　　葉曉東認(rèn)為，中國(guó)機(jī)器人面臨的問題主要是三大關(guān)鍵部件自主創(chuàng)新能力不足，與國(guó)外存在較大差距。而在產(chǎn)業(yè)化過程中，還存在產(chǎn)品穩(wěn)固性、批量生產(chǎn)和工程化等一系列技術(shù)問題。

 

　　“國(guó)內(nèi)有企業(yè)在某些關(guān)鍵部件上做得很好，但是這些企業(yè)沒有形成產(chǎn)業(yè)鏈，不能有效發(fā)揮產(chǎn)業(yè)整體優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在大家更多地關(guān)注眼前的利益，沒有意識(shí)到產(chǎn)業(yè)鏈完善后所帶來的巨大好處。所以下一步需要以企業(yè)為紐帶，把一些關(guān)鍵部件做得好的企業(yè)緊密聯(lián)系起來，逐步完善機(jī)器人創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈，為中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在未來國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中贏得一席之地。”葉曉東說。

 

　　“我們的自動(dòng)化做得很好，但是產(chǎn)業(yè)化這方面還是不行，應(yīng)用面很窄，這方面不是我們的強(qiáng)項(xiàng)，更是一塊難啃的硬骨頭。”中科院自動(dòng)化所研究員徐德分析認(rèn)為，我國(guó)現(xiàn)階段機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的弱點(diǎn)在于關(guān)鍵部件的質(zhì)量跟不上，關(guān)鍵技術(shù)雖然已經(jīng)相對(duì)成熟，但是受到國(guó)產(chǎn)部件如減速機(jī)和運(yùn)動(dòng)臺(tái)的限制，做出來的機(jī)器人只能做到功能上類似于國(guó)外，但在耐用性上還難以達(dá)到要求。

 

　　何國(guó)田則表示，目前國(guó)內(nèi)機(jī)器人檢測(cè)方法、手段及裝配細(xì)節(jié)同國(guó)外有一定差距，而且市場(chǎng)被國(guó)外壟斷相關(guān)的研究與產(chǎn)業(yè)化情況一直以來并未引起有關(guān)方面的注意。

 

　　談到機(jī)器人未來的發(fā)展，徐德表示，原理上不是問題，關(guān)鍵在于怎么把智能部件有機(jī)集成起來。因?yàn)橐恍╆P(guān)鍵部件依賴進(jìn)口，國(guó)家花了很大的力氣改進(jìn)，國(guó)家投入很多經(jīng)費(fèi)，“863”計(jì)劃就是其中一項(xiàng)，但還沒有完全解決。一旦這個(gè)問題解決了，他相信我國(guó)工業(yè)機(jī)器人會(huì)很快地打開市場(chǎng)。

 

　　“未來，應(yīng)該把應(yīng)用機(jī)器人和智能化結(jié)合起來，設(shè)計(jì)組合操作工具，加強(qiáng)集成化創(chuàng)新，形成以機(jī)器人為基礎(chǔ)的高端智能裝備。”徐德給出了這樣的寄語。

　　下肢康復(fù)機(jī)器人

　　蛇形機(jī)器人

       雪地機(jī)器人