日美爭奪機器人市場“領頭羊”地位 英德加速技術實用化
2015-11-23 19:57:22 中國商網
2015世界機器人大會于11月23日至25日在北京召開。據悉，“機器人技術創新與產業推進計劃”將在此次會議期間公布。
今年夏天，機器人制造行業一家名為MegaBots的美國新創公司向日本水道橋重工公司下戰書，希望雙方制造的大型機器人在一年后進行一對一的單挑決斗。這一舉動大致反映了兩國在機器人尤其是工業機器人領 域的現狀：日本處于全球領先水平，而美國正在急追直趕欲重奪“領頭羊”位置。英德兩國也不甘示弱，紛紛在此領域整合各自優勢，加速前沿技術實用化。如今， 機器人產業在國際上已被譽為“制造業皇冠頂端的明珠”，發展機器人產業已成為世界各國搶占未來經濟科技制高點的國家戰略。
美國：欲重奪“領頭羊”位置
機器人產業當前面臨的最大挑戰是如何把機器人更好地整合在一起，從而減少成本、增加模塊化并縮短上市時間。
美國是機器人的誕生地，早在1962年就研制出世界上第一臺工業機器人，比“機器人王國”日本起步至少要早五六年，但此后卻被日本趕超。
美國佐治亞理工學院機器人與智能機器研究所所長亨里克·克里斯滕森教授表示，美國政府于2011年推出“國家機器人計劃”，以“建立美國在下一代機器人技術及應用方面的領先地位”。
那么，“國家機器人計 劃”怎樣助力美國機器人重新騰飛？作為美國國家科學基金會機器人項目主管之一的楊杰稱，“國家機器人計劃”由國家科學基金會、國家衛生研究院、美國航天局 與美國農業部四家機構執行，其中國家科學基金會每年資助的資金達到3000萬美元，而其他三家機構每年總共有2000萬美元左右，國家科學基金會每年資助 數十個項目，項目分為大小兩種，大項目每年資助可多達500萬美元，而小項目少的只有幾千美元，主要針對的是本科生。
經過這幾年美國政府的大力推動及企業的積極參與，楊杰認為效果明顯：“現在家庭清潔機器人（在美國）到處都可以買得到，許多州通過法律允許無人駕駛車上路。跟5年前、10年前相比，美國機器人從技術到應用發展得都很快。”
美國電氣與電子工程師學會成員、密歇根州立大學機器人專家席寧教授認為，美國在國家層面以前不是很重視工業機器人，但現在認識到制造業不僅是經濟問題，而是關系到國家安全，所以提出了“制造業回歸美國”的理念。但美國的生產成本無法與發展中國家相比，因此發展機器人成為其中重要的一步。
席寧特別強調，總體而言，美國機器人其實一直處于世界前沿水平，尤其在軍用機器人方面，美國機器人支援日本福島核電站救援就是一個例子。美國服務機器人也處于領先水平，比如被廣泛使用的手術機器人“達芬奇”就是“美國制造”。
談起機器人產業當前面臨的挑戰及研發的重點方向，克里斯滕森認為，最大的挑戰是如何利用物聯網的標準和新出現的德國工業4.0計劃等類似規劃，把機器人更好地整合在一起，從而減少成本、增加模塊化并縮短上市時間，核心技術都集中到了這一塊兒。“集成通常是個挑戰”，但“很難具體說哪些地方要加強研發”。
德國：面臨工業4.0新挑戰
伴隨著技術進步以及工業4.0概念的提出，德國對未來的工業機器人提出了新要求。
工業機器人在德國應用廣泛，在工廠服役的機器人已接近20萬臺。不過，伴隨著技術進步以及工業4.0概念的提出，傳統工業機器人正面臨新挑戰，需要更好地掌握感知能力、學習能力、決策能力、與人協作的能力等許多新技能。
現階段，工業機器人在德國已成熟應用到了汽車制造、金屬加工、電氣電子等多個工業領域。來自國際機器人聯合會的數據顯示，2014年，德國每一萬名制造工人配備有292臺工業機器人，僅次于韓國和日本。同時，德國的工業機器人制造水平也全球領先。
德國政府如今提出工業4.0概念，對未來的工業機器人提出了新要求。德國機械設備制造業聯合會機器人與自動化部門負責人帕特里克·施瓦茨科普夫說，工業 4.0時代，機器人將實現高度互聯，并借助物聯網技術靈活地與其他設備相交流。同時，機器人的移動能力、與人協作的能力等均應加強。
德國漢堡大學教授、機器人專家張建偉認為，工業4.0要求將智能機器人的很多技術融入到更大的生產系統中。基于云計算和大數據的知識建模、物理仿真、多傳感器感知預測等技術，既是工業4.0的關鍵技術，也是工業機器人的關鍵技術。因此，工業機器人的技術發展可以說是與工業4.0同步。也正因如此，德國政府在大力推動工業4.0發展的同時，對機器人相關技術的資助也會進一步增多。
德國聯邦經濟部最新推出了一系列有關工業4.0的技術發展項目，來自工業界和學界的約100家參與方就14個具體項目展開合作，涉及生產、物流、機器人、服務等多個領域。
英國：整合產學研資源
盡管優勢明顯，但英國的機器人產業仍面臨包括人才、資金以及市場接受度等方面的挑戰。
英國著眼于機器人技術，正全力整合產學研資源，爭搶未來的制高點。
兩年多前，英國政府就列出包括機器人和自控系統在內的“八大科技領域”，并進行重點支持。在政府的帶動下，機器人技術領域已形成學術研究機構與企業的良性互動。不過在人才培養、標準和法規制定等方面，也有不少待解難題。
英國政府下設的工程和物理科學研究委員會近期成立了“英國機器人和自控系統網絡”組織，統籌規劃機器人技術方面的學術和科研核心資源，促進院校、科研機構與企業展開合作，加速前沿技術實用化。
據這一組織介紹，英國政府近期加大力度，通過多種形式為從事機器人技術研發的中小企業提供資金和政策支持，資助創建與機器人技術相關的學術研究中心、人才培訓中心和開發設施。
通過長時間積累，英國許多院校目前在機器人技術領域已形成一定優勢。僅帝國理工學院一家，就有多個與機器人技術相關的實驗室和科研中心，涵蓋了傳感器、人工智能、無人機、自動駕駛汽車等，并且英國高校普遍注重技術孵化以及市場對接，與企業的合作成效明顯。
在政府的推動下，包括設菲爾德大學、愛丁堡大學、利茲大學等也開始整合各自資源，共同設立涵蓋多學科的機器人技術研發中心。
設菲爾德大學機器人技術中心主任托尼·普雷斯科特說，英國在機械加工、電子及計算機科學等眾多工程技術領域本身就有深厚積累，為發展機器人技術奠定了很好基礎，使英國在人機交互、自控系統等多個相關技術領域處于世界前沿。
盡管優勢明顯，但英國的機器人產業仍面臨許多挑戰，其中包括人才、資金以及市場接受度方面的短缺等。
日本：大力發展護理機器人
除企業大力開發機器人外，日本一些機構也開始傾力研發護理機器人，并獲得了政府補貼。
到2055年，日本65歲以上的老人將達到總人口的40％。護理機器人已成為老齡化階段解決養老問題的重要手段之一。老年人即使運動能力降低，也能借助機器人活動身體，參與社會生活；而護理人員減輕負擔后，也能為老年人提供更加優質的護理服務。
日本政府極為重視機器人產業的發展，開發機器人的工作主要由經濟產業省統管。經濟產業省發布的報告預測，機器人的市場規模在2025年將達到約7．2萬億日元（約合590億美元）。
經濟產業省為護理場所使用機器人制定了安全標準，為企業、研究機構和個人的護理機器人開發提供補貼，幫助護理機器人實現批量生產，并開展大規模的護理機器人效果驗證。
日本眾多大企業都積極參與護理機器人的研發。截至2014年9月，已有100多家企業成為經濟產業省及新能源和產業技術綜合開發機構資助的機器人護理器械開發伙伴。
除企業大力開發機器人外，大學等研究機構也紛紛傾力研發護理機器人，如早稻田大學、東京理科大學等。東京理科大學教授小林宏領導的“小林工作室”開發的護理機器人品種有可穿戴助力機器人、人工步行輔助裝置和人工排泄輔助裝置等，并獲得政府補貼。
松下公司機器人項目推進中心主任技師河上日出生指出，日本護理師嚴重不足，預計2025年日本將有100萬名護理師的缺口，隨著社會環境的變化、普及制度的推進以及人們意識的變化，日本已具備普遍應用護理機器人的環境。
