機器人在中國的興起與發展

大約兩年前，全世界工業機器人的銷售總量約為16.8萬臺，而同年在中國，機器人銷售量約為3.8萬臺，占世界的20%，之后還在以每年30%的速度增長。從2005年到2014年機器人供應商數量的變化可以看出，到了2011年，你會觀察到中國供應商的數量突然之間有了顯著增長，那時如果你去上海的話，就會看到非常多的機器人公司。如果按照這種趨勢發展下去，兩年之內，中國生產設備中的工業機器人會比歐洲、美國、日本和韓國還多。這是現實，并且正在發生。是什么在驅動這一改變呢？

一方面，大量的投資。主要是政府和私人資金在工業機器人領域的大量投入。中國目前擁有超過400家機器人公司，今年機器人銷量的1/3是由國內公司完成的；廣東省宣布在2015-2018年投資9430億元人民幣用于機器人替換人工；深圳大疆創新科技有限公司（DJI-Innovations）是一家位于深圳無人機制造公司，今年被《福布斯》估值為100億美元，說明這家機器人公司已成長到了一定的規模；沈陽新松機器人是目前中國工業機器人的領先者，他們投入了大量的研發工作，并取得了很大的成功，盡管跟國際領先的機器人廠商相比規模還小，但他們的投入和發展的速度都非常快。這說明中國正在成長為一個“機器人國家”，這是一種成功。

另一方面，市場的需求。現在世界上機器人利用比例最高的是韓國，平均1萬名工人中有396臺機器人，中國是23臺，預計在未來幾年里會增長到200臺，這里蘊含了巨大的需求空間。有分析認為，根據日本、韓國的經驗，一個國家的人均GDP達到6000美元左右時，機器人的應用就會出現快速增長，中國已到這一臨界點。
中國對于機器人的需求相比于其他國家更加多樣化。中國的產業多樣、文化多樣，使得中國具有世界上最多的產業類型，有些還是中國特有的產業。中國豐富的食品加工業就是一個例子，目前傳統食品加工業還比較原始，需要大量引入機器人技術以提高產品質量。

第三方面，技術的進步。機器人的發展經歷了簡單機械式機器人、復雜機械式機器人和智能型機器人等幾個階段，每個階段都是技術積累到一定程度的結果。傳感器技術和計算機技術的快速進步是當前智能機器人發展的基礎，使得過去很多無法實現的實時計算、復雜動作的規劃和計算變得可行，這些都離不開技術的發展。



盡管從趨勢上看，機器人在中國擁有巨大的潛力，但也面臨很多挑戰：價格需要降低，現在的機器人價格都過于昂貴，在過去幾年中，機器人價格已經由50000美元降低到25000美元，但這個價格依然太高。中國需要更便宜的機器人，比如5000美元顯然是個更現實的數字。同樣的事情也發生在中國臺灣，臺達電子公司正致力于生產10000美元一臺的機器人，這是受市場需求驅動的。對于低價機器人的需求來自多個方面的現實原因：

1. 取決于機器人投入產出比。總的來說，中的勞動力成本較低，如果采用機器人替代人工，需要考慮機器人和人工的成本效益比。如果機器人價格過高，企業則更愿意采用人工，反之就愿意采用機器人。在中國，這種趨勢還將持續較長時間。

2. 機器人的數量決定了價格高低。由于機器人的研發需要很大的前期投入，若數量沒有達到一定規模，其成本不可能降得很低。一旦中國的機器人銷量足夠大，5000美元的低價機器人也將成為可能。現在歐洲和美國還沒有生產出這樣的機器人。5000美元機器人的出現會成為一種真正具有顛覆性的現象，將引發計算機科學界的很多變革，這才是我真正想說的事情。這種機器人會激發出很多方面的應用，比如高級制造業、農業、老年護理、災難應變等等。這種低價機器人會深遠地影響眾多領域，當然，在創造市場的同時也會毀滅一些市場。

智能性需要提高，我們來看看另外一個故事。大家都知道富士康CEO郭臺銘，他在2011年時預測，到2014年時他們會安裝100萬臺機器人，然而實際上在生產線上工作的卻只有1萬臺機器人。這是由于他們發現人比機器人在生產線上的工作效率更高其主要原因在于很多生產線并不是完全標準化的，尤其是在中國，生產商品的范圍特別廣，導致大量的企業生產都是非標準化的，而非標準化生產線上的人工很難用標準化的機器人來替代。計算機技術需要跟進，早期的機器人完成的是簡單的機械操作，現在的機器人則需要更多的智能性來應對大量非標準化的動作和行為。此外，由于生產環節的分工越來越細化，大量的工序需要互相配合。所有這些機器人應用的問題都需要站在更高的層面來解決，其核心問題是需要計算機科學界開發出更多的控制軟件，而不僅僅是簡單的機器硬件。



對于計算領域來說，機器人技術是整合傳統的計算機技術和執行機制的新型計算機，由于其應用的特殊性，這種新型的計算機具有一些新特點，需要進一步發展計算技術才能滿足新的需求；

1. 廉價的傳感器：機器人需要各種類型的傳感器以獲得進一步行為的指導，比如，視覺傳感器用于看到對象，包括形狀、位置等，紅外傳感器用于獲得對象的物理屬性等。但是現有的各種傳感器如果要滿足高精度的要求，造價普遍很高。因此，研制低價并同時能夠滿足機器人高精度要求的傳感器是未來的一個重要課題。

2. 實時算法：由于機器人在生產線上要進行實時操作，因此指導操作的所有底層軟件的核心算法都必須滿足各種動作對時間的要求，這對各種實時算法提出了巨大的挑戰。一個非常典型的例子就是高級印刷在線檢測機器人，該機器人須實時檢測印刷品的印刷質量是否合格，包括顏色是否有偏差遺漏、圖案是否有錯誤或者錯位等。由于現代大型印刷機的幅寬和速度都非常驚人，因此世界上只有一兩家廠商能夠提供最高端的智能印刷檢測設備。

3. 自動修復軟件：機器人一旦應用到生產線，最擔心的就是出現故障。當大量的智能機器人同時工作時，整個生產線就是一個巨大的智能系統。中間任何一個位置出現故障，都可能導致生產線停滯，甚至造成嚴重的生產事故。因此，機器人的可靠性，尤其是集群機器人的可靠性成為未來研究的重點問題。自動修復軟件，尤其是能夠根據生產線的不斷變化自動升級的軟件可能是其中一種可行的解決方案。此外，在自動修復或者自動升級的過程中不影響生產安全和效率也是非常重要的因素。因此，自動修復軟件對傳統的軟件技術來說也是一個新的課題。

4. 靈活可配置的機器人開發平臺：現在機器人基本上都是針對某一類共性的需求而進行專門研發的產物，每一個機器人品種都是從需求開始，再到硬件、機械、光機電集成、軟件開發和后期測試等流程。但是這個看似標準的流程，成本卻比較高，也對相關高端人才形成了重復需求，大量機器人公司可能都在從事類似的研發。因此，將機器人的硬件、軟件和應用環境靈活結合在一起的開發平臺是未來的重要需求，這些平臺可以為所有個性化的機器人開發公司所用。類似的例子可以參考工業控制領域已經在使用的可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它將計算機技術和控制技術進行整合，形成模塊化的通用平臺，對于控制技術的推廣應用起到了重要的作用。

總之，中國在國際制造業當中處于重要位置，制造技術面臨升級，經濟發展面臨轉型。人工成本的提高使得機器人技術在中國具有重要的發展機遇，但是機器人的需求反過來對計算機相關的科學研究也提出了更高的要求。

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