機器人產業要推進重大標誌性產品率先突破

《機器人產業發展規劃（2016-2020年）》（以下簡稱《規劃》）針對我國機器人產業現狀及存在問題，明確提出了「十三五」時期發展機器人產業的五項主要任務。「推進重大標誌性產品率先突破」作為主要任務之一，提出工業機器人和服務機器人要同步推進，即「推進工業機器人向中高端邁進、促進服務機器人向更廣領域發展」，並在工業機器人領域提出重點發展弧焊機器人、真空（潔凈）機器人、全自主編程智能工業機器人、人機協作機器人、雙臂機器人、重載AGV六大標誌性產品；在服務機器人領域提出重點發展消防救援機器人、手術機器人、智能型公共服務機器人、智能護理機器人四大標誌性產品。

一、推進工業機器人向中高端邁進

我國機器人基礎領域研究起步並不算晚，上世紀70年代至今，國內各高校及科研院所在多項科技計劃、重大工程的支持下開展了大量研究工作，取得了一系列成果，但由於當時的市場發展並不成熟，很多技術研發成果的產業化與應用進展緩慢。

近年來，隨著我國工業的轉型升級，工業機器人市場需求迎來爆髮式增長，2013年，我國工業機器人銷量達3.7萬台，首次超越日本，成為全球最大的工業機器人市場；2014年以5.7萬台的銷量再次位居世界第一位，約佔全球銷量的1/4。持續升溫的市場吸引了越來越多的企業進入工業機器人研製和生產行列，我國自主品牌機器人產業化能力逐漸增強。根據中國機器人產業聯盟（CRIA）最新統計，2015年我國自主品牌工業機器人銷量達到2.2萬台，實際銷量比上年增長31.3%，延續增長態勢。

雖然近幾年我國工業機器人相關技術取得了長足進步，但與美、日、德等國相比仍有一定差距。從近期工信部對全國機器人產業進行的摸底調查情況來看，在超過200家工業機器人本體製造企業中，大部分企業以組裝和代加工為主，產品主要集中在三軸、四軸的中低端機器人，高端產品依賴進口。

為防止高端產業低端化，「十三五」期間，我國機器人產業應面向重點領域，針對實際需求，攻克工業機器人關鍵技術，提升可操作性和可維護性，重點發展弧焊機器人、真空（潔凈）機器人、全自主編程智能工業機器人、人機協作機器人、雙臂機器人、重載AGV等產品，引導我國工業機器人產品結構向中高端發展。

1、弧焊機器人

弧焊機器人是一種可以完成高難度焊接工作的機器人，是焊接機器人的「主力軍」，通常弧焊機器人具有六個及以上自由度，可以保證焊槍的任意空間軌跡和姿態，具有可長期進行焊接作業、保證焊接作業的高生產率、高質量和高穩定性等特點。

弧焊機器人由示教盒、控制盒、機器人本體及自動送絲裝置、焊接電源等部分組成，可以在計算機的控制下實現連續軌跡控制和點位控制，可以利用直線插補和圓弧插補功能焊接由直線及圓弧所組成的空間焊縫。目前，弧焊機器人已廣泛應用於汽車零部件及配件製造業，未來在船舶製造、工程機械、冶金設備、鐵路車輛、壓力容器製造等領域將有廣闊應用市場。

「十三五」時期，要重點突破焊縫軌跡電弧跟蹤、高壓接觸感知、焊縫坡口寬度電弧跟蹤等關鍵技術，不斷提升我國弧焊機器人質量與性能。

2、真空（潔凈）機器人

真空（潔凈）機器人是在特殊環境下工作的機器人。在真空環境下工作的機器人稱為真空機器人，主要應用於半導體工業中，實現晶圓在真空腔室內的傳輸。

潔凈機器人是一種工作在潔凈環境中，用於完成特定任務的機器人，被廣泛應用於半導體、平板顯示、LED、太陽能、醫藥、以及食品加工與包裝等多行業領域。這些行業的生產具有加工超精密化、超潔凈環境的特點，對於機器人產品在控制精度、運動平滑度以及材料潔凈度等方面提出了很高的要求。

「十三五」時期，真空（潔凈）機器人要加快核心技術研發與突破，實現真空環境下傳動潤滑、直驅控制、動態偏差檢驗與校正及碰撞檢測與保護等關鍵技術的應用。

3、全自主編程智能工業機器人

機器人是可編程的機械裝置，其功能的靈活性和智能性很大程度上決定於機器人的編程能力。全自主編程智能工業機器人針對一般工業領域產品品種多，工件尺寸一致性差造成的機器人應用換產效率低，編程複雜，使用門檻高等問題，通過視覺等外部感測器，結合針對特定行業的工藝專家系統，自動完成工件形狀掃描，定位和工藝參數自動生成，使得整個機器人編程和作業過程實現無人化和自主化。

全自主編程智能工業機器人可以大幅降低不具備編程經驗和編程能力的最終用戶機器人使用門檻，實現機器人傻瓜化作業。

「十三五」時期，全自主編程智能工業機器人實現快速發展的核心是要突破基於外部感測器的機器人自動軌跡規劃和基於行業應用知識圖譜並具有自主學習和更新能力的工藝專家系統搭建。

4、人機協作機器人

人機協作機器人是指能夠直接和人一起並肩工作而無需使用安全圍欄進行隔離的機器人，它可以實時感知甚至預測作業過程中與人體的接觸，並能迅速規避以免傷害，還可以引導或輔助人實現特定作業任務，如果人類在工作過程中出現偏差或誤操作，機器人將具備感知這一行為並及時糾正的能力。

人機協作機器人適用於柔性、靈活度和精準度要求較高的行業，如電子、醫藥、精密儀器等行業，可以滿足更多工業生產中的操作需求。

「十三五」時期，人機協作機器人要重點攻克驅控一體化關節技術、系統安全技術，本質安全技術、力控技術、形式化安全驗證技術、新一代人機交互技術等關鍵技術，實現真正意義上的人機合作。

5、雙臂機器人

雙臂機器人是相對於單臂機器人而言的，雙臂機器人的雙臂之間存在依賴關係，它們分享使用感測數據，雙臂之間通過一個共同的聯接形成物理耦合，一個機械臂可以對於另一個機械臂的反應做出對應的動作、軌跡規劃和決策。

雙臂機器人就如同人類的雙手，僅僅需要一個控制器，就可以使雙臂動作達到同步協調、運動軌跡靈活的目的，因而擁有高彈性的操作空間，更能夠有效克服生產線上多個單臂機器人容易產生彼此干涉、碰撞的問題。正由於雙臂機器人獨立性較高，不需要生產線上獨立的工具與之配合，所以在生產線變動的時候，僅需要更換雙臂機器人手臂末端的夾具即可，具有極高的靈活性。雙臂機器人尤其適用於3C電子行業的零部件組裝，少量、多樣性、定製化的生產已成為當前3C產品生產線的發展趨勢。

「十三五」時期要重點研究和提升冗餘度機器人關鍵演算法、安全控制技術、雙臂協作技術和傳動技術等關鍵技術，實現雙臂機器人的靈巧作業。

6、重載AGV

AGV是一種無人駕駛的激光導引運輸車，AGV系統涉及機械、電子、光學、計算機等多個領域，廣泛應用於自動化物流系統中，AGV是當今柔性製造系統和自動化倉儲系統中物流運輸的有效手段。

重載AGV主要應用於倉儲、製造、港口、機場、危險環境、特種行業等場所，可提高重載領域物流自動化水平，減輕人的勞動強度，對提高生產效率，縮短物流周期，加速資金周轉，提高經濟效益都具有重要的現實意義。

「十三五」期間，要重點發展具備全輪驅動、激光防碰、車身可自舉升、負載能力強、速度快、車程遠、運動靈活的重載AGV產品。

二、促進服務機器人向更廣領域發展

我國對服務機器人的研究始於20世紀90年代中後期。近年來，在國家「863」計劃等多項政策的支持下，我國「服務機器人軍團」不斷壯大：骨科機器人、膠囊機器人等醫療機器人已經在一些大中型城市的醫院開展常規臨床應用；清潔機器人以每年倍增的速度在普及，烹飪機器人實現小規模量產，家庭娛樂用無人機在國內越來越受到歡迎，兩輪平衡車性價比明顯提高並逐漸被國內用戶所接受；在水下、航天、極地科考、國防等領域，國內企業生產的部分型號仿人機器人已實現應用。

但總體來看，我國服務機器人研究與市場化生產運作仍處於初級階段，與日本、美國、德國、韓國等發達國家差距較大。在仿生材料與複雜構件一體化設計製造技術、生物感測器技術、智能識別與感知技術、不確定環境下動力學建模與控制技術等前沿技術研究方面較為落後，概念性產品較多、產業化產品偏少，多數功能處於研發或實驗室階段。

現階段，我國服務機器人發展正面臨新的形勢：

1、在助老、助殘、醫療等方面的社會需求，如何使機器人為越來越多的老年人及殘障人士提供更高質量的護理和陪伴，使現代醫療手段更加精準、高效、安全，並更好地解決醫療資源稀缺、醫療水平不均衡等社會問題；

2、在應對自然災害、重大生產災難、社會公共安全壓力以及科考、國防等國家重大需要方面，如何使機器人完成更多更艱巨的任務，提高救援效率、減少人員傷亡以及滿足科考、國防特殊需求；

3、在個人、家庭和公共服務等領域，滿足人們在教育、智能家居、娛樂和更好的服務等方面消費需求，不斷提高人們生活水平。

十三五」期間，我國服務機器人產業應圍繞上述社會、國家和市場需求的重點，牢牢把握新一輪科技革命的契機，積極探索新的商業模式，以消防救援機器人、手術機器人、智能型公共服務機器人、智能護理機器人等標誌性產品為突破口，推進專業服務機器人實現系列化，推動個人/家庭服務機器人實現商品化。

1、消防救援機器人

消防救援機器人具有可靠的偵察和救援功能，以及良好的機動性能，對化學、生物、放射性等危險物的生產、運輸、儲存和使用場所的災害預防，對有毒有害化學物品泄露、易坍塌等災害現場的偵察和處置、易爆物品的搬運、障礙物的清除、遇難人員的搶救等工作起到重要作用，可代替人員完成搜索、災情探測定位、定點拋投、排障、滅火和救援等危險性任務。

「十三五」時期，要重點突破移動機構、探測技術、多感測器信息融合技術、導航和定位技術、自適應控制技術、仿生技術等關鍵技術，本著先易後難、邊研製邊推廣、循序漸進的原則發展消防救援機器人。

2、手術機器人

手術機器人也可稱為機器人手術系統，是世界微創外科領域的革命性外科手術工具，主要由控制台和操作臂組成，控制台由計算機系統、手術操作監視器、機器人控制監視器、操作手柄和輸入輸出設備等組成。

手術時，外科醫生可坐在遠離手術台的控制台前，根據攝像機拍攝的圖像，手控操作桿，手部動作傳達到機械臂的尖端，完成手術操作，從而增加操作的精確性和平穩性。

「十三五」時期，要重點攻克柔性手術執行器設計製造、柔性手術執行器遙操作核心演算法、手術系統故障檢測和自恢復技術、力反饋技術、現場精度校準技術、人體掃描與關鍵點雙模式圖像註冊技術、4D CT成像與柔性配准技術等關鍵技術，提升自主品牌手術機器人的精度和可靠性。

3、智能型公共服務機器人

公共服務機器人的範圍較為廣泛，只要能夠為公眾提供服務的機器人都屬於公共服務機器人。如，迎賓機器人、接待機器人、導遊機器人、導購機器人、諮詢機器人、保安巡邏機器人、送餐機器人、自動加油機器人等。

目前，多數公共服務機器人的功能都較為單一，智能化程度不高。隨著機器人技術的進一步發展，在未來將會有越來越多的公共服務機器人進入我們的日常生活。

「十三五」時期，在智能型公共服務機器人領域要著力研究和提升多機器人協調調度技術、環境建模與定位技術、自主導航技術、自主充電技術、智能人機交互技術等關鍵技術，不斷滿足我國社會公眾對機器人提供公共服務的新需求。

4、智能護理機器人

護理機器人是為了更好的照顧老人、殘疾人和行動不便人群的起居生活而研製的機器人。一些智能程度相對較高的護理機器人不僅具有視覺、聽覺、嗅覺等能力，而且還能背起人，同人進行交流。

隨著我國人口老齡化的趨勢越來越明顯，2015年，我國60歲以上人口已達到2.22億，預計到2025年，60歲以上老齡人口將達到3億。此外，殘疾人群也很龐大，預計到2025年，殘疾人口將佔到人口總數的6.34%，有殘疾人的家庭涉及到2.6億家庭人口。這將對護理機器人產生巨大需求。

「十三五」時期，應重點發展智能輪椅、護理床、洗浴機器人、按摩機器人、康復訓練機器人、移動監控機器人、陪護機器人等智能護理機器人，特別是面向老人照護需求，發展具有智能感知識別、自主移動等能力，可與用戶進行交流的機器人產品。

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