机器人产业的发展水平是衡量一个国家高端制造业技术水平的重要指标。当前,国家层面不仅关注这一领域的发展,而且制定了相应的规划。与此同时,越来越多的机器人产品已经融入我们的日常生活。据统计,2017年我国机器人相关专利数量超过30万项,约占全球总量的三分之一。虽然我国在某些方面仍落后于美、日、德等发达国家,但在一些领域我们已取得领先地位。这表明,无论是机器人制造还是应用,都需要多领域的协同合作。
我国机器人产业的发展可以从三个方面来评估:科学研究、生产制造和应用开发。在科研方面,机器人研究涉及多个相关学科,包括计算机科学、自动控制、电子工程、机械工程、材料科学、医学和生物工程等。主要研究课题包括人工智能与机器学习、机械设计、人机交互和控制算法等。近年来,人工智能已成为该领域的热门话题。从研究成果来看,自2000年以来,国际上机器人研究领域进入了快速发展阶段。就论文数量而言,中国和美国处于同一水平,但在高影响力论文数量方面,中国大约排在第六或第七位,而美国则遥遥领先。究其原因,尽管我国科研人员众多且不乏杰出人才,但机器人研究需要长期的投入和规划。欧美和日本通常采取企业或政府机构与知名大学合作的方式,设立专门的研究机构,如美国国防部高级研究计划局(DARPA)、NASA与卡内基梅隆大学合作的国家机器人工程中心等。我国近年来也在推动产学研结合,尽管起步较晚,但前景广阔。预计在未来十年内,我国有望在机器人科研领域赶上美国。
在生产制造方面,机器人的核心组件包括控制器、通信模块、驱动器、传感器、传动装置、结构件和电源等。然而,我国在某些关键零部件上仍依赖进口,尤其是机器人减速器。减速器是一种精密传动装置,需要频繁更换,因此成本高昂,约占机器人总成本的36%。这一市场长期被国外企业垄断,制约了我国机器人产业的成本控制和生产能力。此外,我们对国外产品的仿制进展缓慢,功能和寿命均未达到预期标准,且受到国外产品价格竞争的影响,相关企业面临巨大压力。
我国在精密制造领域的起步较晚,即便全力追赶,仍存在约30年的技术差距。然而,自主创新为我们提供了突破的可能性。某科研团队历经近十年的努力,研发出一种名为“星轮”的新型减速器结构,其性能优于现有的谐波和RV减速器,有望使我国在五年内成为精密制造领域的领导者。
在集成和应用开发方面,我国具备一定的优势,主要体现在良好的市场环境和大规模的机器人集成应用。例如,美的、老干妈、大疆、阿里和京东等企业的自动化生产线,展示了我国在机器人集成和应用开发方面的实力。然而,这也带来了一些问题,如中小企业在缺乏核心技术的情况下,面临着产品同质化、行业标准缺失和质量问题频发等挑战。
总体而言,我国机器人产业在规模上位居全球首位,但在科研和关键零部件方面仍与世界先进水平存在一定差距。不过,随着技术积累的逐步深化,未来几年内,我们有望在关键技术上实现重大突破。