浅谈机器人技术发展

浅谈机器人技术发展

牛闯

国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心 天津 300304

摘要 本文梳理了机器人领域的历史发展状况，从工业机器人、服务机器人和特种机器人三个种类对机器人在国内外的发展现状、核心技术以及应用现状进行归纳，并据此对机器人领域未来的研究热点及发展趋势作出预判。

关键词 机器人，工业，服务，特种

1 机器人概述

机器人是一种自动化的机器，具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器[1]。参照国家标准[GB/T 39405—2020][2]，工业机器人指面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人，通过自动控制来代替人类执行某些单调、频繁和重复的长时间作业，包括搬运作业机器人、焊接机器人和加工机器人等。服务机器人指在非结构环境下为人类提供必要服务的多种高科技集成的先进机器人，包括家务机器人、教育机器人和娱乐机器人等。特种机器人指代替人类从事高危环境和特殊工况的机器人，包括检查维修机器人、检测机器人、搜救机器人和康复机器人等。

2 全球产业发展现状

2.1 工业机器人

目前，工业机器人在汽车、金属制品、电子、橡胶及塑料等行业已经得到了广泛的应用。随着性能的不断提升，以及各种应用场景的不断明晰。《2022年全球机器人报告》显示，2021年中国、韩国、日本、美国和德国等主要国家销售额总计超过全球销量的3/4，这些国家对工业自动化改造的需求激活了工业机器人市场，也使全球工业机器人使用密度大幅提升[3]。

2.2服务机器人

随着信息技术快速发展和互联网快速普及，以2006年深度学习模型的提出为标志，人工智能迎来第三次高速发展。与此同时，依托人工智能技术，智能公共服务机器人应用场景和服务模式正不断拓展，带动服务机器人市场规模高速增长。《2022年全球机器人报告》显示，2021年家务机器人、物流机器人和娱乐机器人是前三大应用类型，智能家居与人们的生活越来越密切，未来的市场需求也将不断增大[3]。

2.3特种机器人

近年来，全球特种机器人整机性能持续提升，不断催生新兴市场，引起各国政府高度关注。其中，美国、日本和欧盟在特种机器人创新和市场推广方面全球领先。美国提出“机器人发展路线图”，计划将特种机器人列为未来15年重点发展方向。日本提出“机器人革命”战略，涵盖特种机器人、新世纪工业机器人和服务机器人三个主要方向，其中特种机器人将是增速最快的领域。

3 国内产业发展现状

中国在过去较长一段时期内主要的享赋优势是低劳动力成本，对于机器人的需求并不迫切。近些年，劳动力成本快速上升，这种需求才凸显出来，因此机器人的技术研发和市场应用较美国、德国、日本、韩国都要晚[4]。我国工业机器人研发仍以突破机器人关键核心技术为首要目标，政产学研用通力配合，初步实现了控制器的国产化。服务机器人的智能水平快速提升，已与国际第一梯队实现并跑。特种机器人主要依靠国家扶持，研究实力基本能够达到国际先进水平。

3.1 工业机器人

国产工业机器人正逐步获得市场认可。目前，我国已将突破机器人关键核心技术作为科技发展重要战略，国内厂商攻克了减速机、伺服控制、伺服电机等关键核心零部件领域的部分难题，核心零部件国产化的趋势逐渐显现。国产控制器等核心零部件在国产工业机器人中的使用也进一步增加，智能控制和应用系统的自主研发水平持续进步，制造工艺的自主设计能力不断提升。

3.2服务机器人

智能化相关技术与国际领先水平基本并跑。我国在人工智能领域技术创新不断加快，中国专利申请数量与美国处于同等数量级，特别是计算机视觉和智能语音等应用层专利数量快速增长，催生出一批创新创业型企业。与此同时，我国在多模态人机交互技术、仿生材料与结构、模块化自重构技术等方面也取得了一定进展，进一步提升了我国在智能机器人领域的技术水平。

3.3特种机器人

我国政府高度重视特种机器人技术研究与开发，并通过863计划、特殊服役环境下作业机器人关键技术主题项目及深海关键技术与装备等重点专项予以引导和支持。目前在反恐排爆及深海探索领域部分关键核心技术已取得突破，例如室内定位技术、高精度定位导航与避障技术，汽车底盘危险物品快速识别技术已初步应用于反恐排爆机器人。与此同时，我国先后攻克了钛合金载人舱球壳制造、大深度浮力材料制备、深海推进器等多项核心技术，使我国在深海核心装备国产化方面取得了显著进步。

4产业发展趋势

全球机器人基础与前沿技术正在迅猛发展，涉及工程材料、机械控制、传感器、自动化、计算机、生命科学等各个方面；技术创新趋势方面主要围绕人机协作、人工智能和仿生结构三个重点展开。随着研发水平不断提升、工艺设计不断创新，以及新材料相继投入使用，工业机器人正向着小型化、轻型化、柔性化的方向发展。服务机器人目前正在从感知智能向认知智能加速迈进，并已经在深度学习、抗干扰感知识别、听觉视觉语义理解与认知推理、自然语言理解、情感识别与聊天等方面取得了明显的进步。随着传感技术、仿生与生物模型技术、生机电信息处理与识别技术不断进步，特种机器人已逐步实现“感知-决策-行为-反馈”的闭环工作流程，在某些特定场景具备了初步的自主能力。

参考文献

[1] 徐晓兰. 中国机器人产业战略研究及西部发展机遇[J]. 中国发展. 2015年，第15卷（第5期）：61-65.

[2] 中华人民共和国国家标准（GB/T 39405-2020）.2020年11月.

[3] 国际机器人联合会，《2022年全球机器人报告》，2022.10.

[4] 罗连发，谭俊. 国际机器人产业政策的主要经验及其对我国的启示[J]. 武汉科技大学学报，2020年，第22卷（第5期）：558-571.

姓名：牛闯（1990.06--）；性别：男，籍贯：黑龙江省鹤岗人，学历：硕士研究生，毕业于北京科技大学；现有职称：知识产权师；研究方向：通用机械。