我国机器人现状与思考

刘进长2013年12月8日我国机器人现状与思考汇报提纲一、我国“十二五”机器人布局和进展二、美国机器人发展路线图三、我国产业比较优势的变化四、抓住时机促成飞跃一、我国“十二五”机器人布局和进展“十二五”先进制造领域整体布局3+2个专项智能制造、绿色制造、服务机器人+数控一代、制造业信息化5个主题重大装备与工艺、系统控制、制造服务、微机电系统、智能机器人“十二五”机器人部署情况一、工业机器人工业机器人重大项目经济性工业机器人工业机器人设计“十二五”机器人课题部署情况二、特种机器人1、特殊环境机器人2、四足机器人3、医疗机器人4、危险环境机器人（消防、煤矿、地震、电力、农业)5、模块化机器人主要成果四足机器人测评2013年1月15-16日北京凤凰岭验收指标测试蹲起单足离地直线60米跑坡道行走续航能力测试择优指标测试砾石路面行走跑步机行走9有差距BigDog四足机器人AlphaDog四足机器人有进步波士顿动力公司成立于2005年，其大狗团队主要研发人员已经连续研究了20余年，本项目自立项起仅两年时间，已取得的成果令人振奋。仿人机器人综合技术进入世界前列的水平“蛟龙”号7000米级海试成功打破世界纪录近期探测到的生物我国自主工业机器人走进生产第一线工业机器人批量应用于汽车焊接、搬运Manufacturetech.Microsystems微纳结构设计与制造微传感器与微系统医疗许可证，10万支临床应用，并且出口.智能药丸开始批量应用血糖芯片家庭服务机器人有望进去千家万户南极科考二、美国机器人发展路线图美国：制造业占了14%的GDP以及11%就业人口，接近70%的净出口和制造业有关，重建制造业十分重要。2011年：美国制造业用机器人销售增长了44%，美国生产系统复苏的一个明显原因。联邦政府：“高端制造合作伙伴”(AMP)计划、“国家制造业创新网络”(NNMI)计划。完美构建一个全新的、以机器人为主体的自动化制造体系■■■工作重点美国未来十五年制造业机器人研究路线强适应性和可重构的装配线自主导航绿色制造仿人灵巧操作供应链的集成与设计建模纳米制造在非结构化环境下的感知服务机器人与人共事的本质安全性教育训练强适应性和可重构的装配线在现有的工业机器人、制造工具、附属材料处理设备等条件下，完成新产品的构建、设置等工作的情况：5年：10年：15年：24小时内完成，并获得新产品制造能力。一个工作日（8小时）内完成，获得新产品制造的能力。1小时内完成，获得新产品制造的能力。自主导航自主导航技术的发展路线：5年:照明和路标的城镇道路，安全畅行；通过导航顺利穿过矿区或者建筑工地；实现倒车入库、紧急情况下刹车等功能。10年:城镇或者土路，具备一些越野能力；应付突发情况（抛锚或者其他故障）；牵引故障车辆。15年:在人驾驶的任何环境中行驶；更安全；自主学习，获得未知环境下驾驶经验。绿色制造5年10年15年制造工艺回收原材料实现原有设备再利用占2010年总能源10%25%75%50%75%90%90%50%10%强调：整个生产过程的、使用过的所有部件和子系统的回收再利用，如新推出的3D打印技术仿人灵巧操作低复杂度机械手，少数独立关节，整只手可以完整可靠地抓取操作。中复杂度机械手，10个及以上独立关节，整只手抓取，并具有一定的灵活性。高复杂度机械手，触觉感知和动态性能，整只手握取，灵巧操作物体。5年：10年：15年：预想：机器人机械臂和机械手最终将超过人类手的能力.供应链的集成与设计建模5年：10年：安全可靠，验证分立元件制造和装配设计的正确性，保证设施构建零错误。验证整个生产供应链设计的正确性，包括不同的时间段和生产线，保证供应链设计零缺陷。15年：微米级和纳米级技术上，运用新的制造工艺，安全可靠地设计验证所有生产线。纳米制造5年：10年：15年：研发并行装配技术，结合自装配和生物学修复理论，发展生物器官材料制造的新方法。CMOS时代革命，有望产生分子电子工业（molecularelectronics）和器官计算机（organiccomputers）。纳米制造，实现纳米机器人给药、治疗和诊断。传统制造模式将可能被新的制造方式替代在非结构化环境下的感知服务5年：10年：15年：3维感知获取。非结构环境中，自动化设备可以自动感知获取任务产品，进行加工处理。为小型的自动化设备提供感知服务。实现一种设备对应一个任务的自动化操作提供感知服务，如个性化家具、宇宙探索航天器等等。首要问题：解决自动化设备对环境的感知判断机器人与人共事的本质安全性机器人将实现大众化5年：10年：15年：车间里固定或移动的机器人，配置易于编程的、可自动调节至安全速度的柔性监护系统。保持一致性操作，机器人或自动化系统自动检测突发意外，并作出相应处理。在非结构环境中，识别人类和其他机器人，并一起工作。教育训练美国培养机器人与相关技术方面人才的计划路线：5年：10年：15年：中学为学生提供机器人课外活动，其包括各种报告和定期的竞赛。每一个4年制的大学和学院都要在机器人技术方面扩大招生，增加学士学位、硕士学位和博士学位。机器人相关方向，国内毕业生总数达到2008年的两倍；ABET认证的机器人学科项目，10个学士学位和10个博士学位。是产品设计的一项关键内容，用以确保自动化需求的顺利实现，并将先进的生产技术传递给企业。5年：10年：15年：设置继续教育和训练课程，讲述怎样对生产和自动化进行设计。自动化设计理念并入学位课程，大学中设立工程学位；在一些研究型大学中考虑设立自动化设计专业。在劳动者中普遍传播，根据不同的自动化和学位需求，提供继续教育和训练课程，确保为社会培训出新一代的劳动力。自动化设计BAXTER智能工业机器人三、我国产业比较优势的变化比较优势是指如果一个国家在本国生产该产品的机会成本低于其他国家生产该产品的成本，则这个国家在生产该产品上有比较优势，反之则成为比较劣势。静态优势：某一时间点的比较优势动态优势：一个时间序列上的比较优势静态比较比较对象：第一类是发达国家；第二类是新兴国家，主要是金砖国家：巴西、俄罗斯、印度、南非；第三类是发展中国家。第一：我国在资源密集的初级产品上严重缺乏比较优势在农业方面：从土地和环境上我国都没有优势。美国和巴西土地资源丰富，东南亚气候适宜，农产品优势明显，巴西在大部分农产品上有优势，美国在粮食、水果蔬菜、肉类都有明显优势，越南印度在粮食生产上有优势。在矿产上：巴西、南非有明显优势；在石油上：俄罗斯有优势；我国在这些方面有比较劣势，日韩更劣势。第二劳动密集型产业是我国比较优势最强的产业我国在箱包、鞋类、服装类有明显比较优势，但在纺织纤维、皮革制造、造纸等方面没有比较优势。越南、印度、印尼在纺织服装、箱包方面有优势，但南非、巴西、墨西哥有比较劣势。所以我们在劳动密集型产业不仅对发达国家对发展中国家也有优势。第三：我国在资本密集型产业中有比较劣势资本密集型产业主要包括精细化工、冶金、汽车等产业。2011年我国仅在橡胶制品方面有一定比较优势，在冶金方面缺乏比较优势，在精细化工和汽车方面比较劣势。在这方面有比较优势的有两类：资金实力国家：美欧日韩；另一类：上游资源比较优势国家：巴西、南非、俄罗斯等第四：技术密集型产业中我国比较优势在不同类别中差异明显。技术密集型产品包括：化工产品、办公设备、电信设备等。我国在办公机械和电信设备方面有优势，但在化学产品方面有优势。第五：我国知识密集型产业大部分缺乏比较优势知识密集型产品主要包括各类机械产品、仪器、摄影器材、初级塑料等。动态比较优势变化第一：我国在资源密集型产业上比较劣势扩大第二：我国劳动密集型产业优势程度已经开始下降。其中包括箱包、服装、鞋类这几类目前我国比较优势最大的行业，也有另一些产业，如家具、纺织纱线比较优势有所增加。第三：我国资本密集型产业整体上劣势程度缩小2001年—2011年我国在橡胶制品产业上由比较劣势转为比较优势。钢铁产业在2007年前由比较劣势变为比较优势，2009年又变为比较劣势。第四：技术密集型产业比较劣势缩小，优势增加第五：知识密集型产业劣势程度迅速缩小机械设备、仪器设备、其他运输设备三个产业已经转为比较优势。产生变化的原因一、我国人力资本优势明显理工大学人数已经超过美国二、资金优势明显经济快速发展和高储蓄三、产业发展经验优势明显目前，我国是全球最重要的制造基地，我国已经具备了相关经验。四、抓住机遇促成飞跃《中国人口老龄化发展趋势预测研究报告》指出：中国于1999年进入老龄社会，是较早进入老龄社会的发展中国家之一。从2001年到2020年中国将平均每年新增596万老年人口，到2020年，老年人口将达到2.48亿，老龄化水平将达到17.17%，其中，80岁及以上老年人口将达3067万人。从2021年到2050年中国老年人口数量平均每年增加620万人，到2050年，老年人口总量将超过4亿，其中，80岁及以上老年人口将达9448万，占老年人口的21.78%。巨大的需求(人口老龄化）巨大的需求(劳动力成本上升）美国波士顿咨询集团（BCG）指出：中国工厂工人成本2000年时只有美国的3%，2010年提高至9%，2015年将会达到17%。而到2016年，美国与中国的单位劳动成本之差将收窄至7美分每小时，再考虑其他因素：美元对人民币升值（BCG预计年增长4%）、运费、税金及美国制造业生产效率的提高等因素，5年内“中国制造”优势将不复存在。快速增长的我国劳动力成本国家\年度2000年2008年2012年2022年美国2837美元3325美元3600美元4388美元日本2711美元2847美元3000美元3657美元韩国1386美元2469美元--中国大陆88美元290美元559美元3371美元巨大的需求(机器人成本下降）目前工业机器人的性能在不断提高，机器人在精度和质量方面的优势日益明显，同时机器人的成本却在以每年大约4%下降，这也为机器人从阳春白雪到下里巴人提供的机会。165kg的工业机器人2010年成本是29万，到2013年已经下降到了24万。目前SCARA机器人价格是6万，到2022年预计为4.2万，投资汇报只需2.5个月。难得的机遇井喷式发展的中国工业机器人市场我国工业机器人市场从2004年开始加速，年均增长率高达40%，成为全球机器人市场增长最快的国家。根据国际机器人联合会的统计，2011年，中国工业机器人新安装22577台，仅位列日本和韩国之后，排在第三位，比2010年增加了51%。在2006年到2011年间，我国工业机器人年安装量翻了4倍，在世界工业机器人50年的发展史中，没有哪一个国家工业机器人安装量增长如此之快。预计2012年新安装量达28000台。2015年中国将成为全球最大工业机器人产销国。难得的窗口期我们有很多的优势，只要发挥这些优势，就能不断扩大我们的市场份额。■有良好的技术基础从目前情况看，我国机器人产业尽管规模还比较小，但经过几十年的发展，从设计、材料、制造和应用都积累了相当的经验，对国产机器人存在的问题和不足非常清楚，只要我们扬长避短，发挥成本、服务等方面的优势，就能占得先机。■有大批人才队伍经过几十年的发展我们已经培养了大批人才，其中包括研究和应用方面的人才，这是我国工业机器人腾飞的基础和必要条件。■人力资源成本较低虽然我们的人力资源成本已经上升了不少，但相比欧美等发达国家还有很大的竞争力，所以我们应该抓住这个难得的窗口期，充分发挥我们在服务、价格等方面的优势，一举取得工业机器人产业的全面胜利。■迫切的需求专用工业机器人发展建议重点发展专用工业机器人，并在重点行业规模化应用突破工业机器人核心部件，取得工业机器人战役的全面胜利制定国产工业机器人的相关扶植政策，促进国产机器人的产业化成立中国机器人行业协会愿景