随着最近新兴技术能力的提升和制造业创新的进步，机器人技术的发展前景正发生着迅速的变化，新的发展趋势和应用也随之涌现。随着与物联网（IoT）和智能制造之间的联系不断加深，机器人技术的发展使企业得以在保持原地生产的同时，提高生产效率，增强竞争实力。本文将对当今机器人技术和智能制造的创新前景进行综合概述。 　　根据《加拿大工业机械》（Canadian Industrial Machinery）2015年10月刊登的文章，数据表明对机器人技术的投资正在持续增加。文章报道了从北美机器人企业订购的机器人的数量是空前的（14232台机器人，价值8.4亿美元，2014年同期，机器人数量增加1%，收入增加7%，保持了之前的记录）。工业机器人应用的主要产行是汽车零部件、尤以在原材料处理和点焊中的应用最为突出。同时，有意思的是，在美国这一行业的劳动力中，受过专业培训的焊工十分短缺。根据市场规模预测（见图1），全球机器人行业收入截止2020年将有望超过1510亿美元。Tractica报道其增长将主要来自非工业机器人。工业机器人预计将平稳增长，在2020年收入达到约180亿美元。 　　图1：Tractica报道了2015-2016年，总的工业和非工业用机器人收益及其全球市场情况 　　就机器人技术的发展趋势而言，该产业预计将在2014到2020年，主要在消费电子产品和电动汽车产业创造300万个就业机会。《2015技术潮流》（Technology Trends 2015）报道，从2017到2020年间，机器人技术的使用将带来200万个新增岗位。随着康复治疗机器人、可穿戴外骨骼机器人的进步，仅在康复市场就有望增加40倍。预计2020年机器人技术的发展趋势是：微型机器人可携带紧急应答器探索小型或危险环境；可穿戴外骨骼机器人用于增强使用者的体力；人机接口可以帮助截肢者控制自身活动并接收感觉反馈；模块化机器人可在预设模式下完成专项任务；智能机器人结合人工智能和机器学习技术进行类人表达和反应；通过引进弹性纳米管肌肉以增强机械强度；电源可换式机器人在离网区域启动应用；机器人网络允许机器人接入数据库，分享信息和学习经验；远程监控机器人可代替你在遥控区域进行工作。 　　近十年，美国联邦政府为提高美国竞争力和促进就业提出了多项动议。由美国联邦政府机构(美国国家科学基金会（NSF）、美国农业部（USDA）、美国国家航空航天局（NASA）和国家卫生研究所（NIH））共同赞助的国家机器人计划（NRI）在2011年启动，旨在促进机器人在美国的发展和使用，以协助人类或与人类共同工作。就制造业而言，这一计划覆盖了从基础研究和开发到产业制造和配置的整个生命周期。此外，机器人还是美国商务部（U.S. Department of Commerce）美国国家标准与技术研究所（National Institute of Standards and Technology，NIST）的优先主题。特别是，他们着重将协同制造机器人作为增强制造业竞争力的必要工具，通过极大提升反应能力和创新能力来实现。在人—机协作主题下，与人协作的机器人以及“自己动手（do-it-yourself）”工业机器人成为工业机器人的新的生力军出现在大众面前。这些机器人可以同人一起或者在人旁边工作，完成之前需要人机分开完成的任务。 　　今天，人机合作/共存的时代终于到来，在真实世界中，无论是在大型工厂还是小型作坊的制造现场，机器人同人类一起工作。然而，跳出当前应用局限，能在更广阔的行业和制造商中广泛应用的高级机器人系统需要具备较高的能力、感知力、敏捷性、可移动性、复位性和操作安全性，还应便于指派任务和重复指派任务。机器人不是单独的实体，它们应用于广阔行业中，存在于商业世界里，必须无缝而快速地与之融合。换言之，机器人技术改变着商业模式和一体化战略；由科技创新驱动，存在于工厂“内外”。 　　机器人技术被视为是能够变革制造业的关键改造技术。此外，改良的机器人技术和制造自动化的广泛采用将享有知识产权和财富；通过提高企业竞争力来拯救企业；提供机器人维护和培训的工作岗位；使工厂安全使用人机团队；减少高额的医药问题；以及减少成品在渠道流通的时间来更快速地响应零售商需求的变化。 　　许多人将始于十八世纪晚期的工业革命划分为四个阶段。在工业革命的第三阶段引入了机器人，从而开始了机器人技术革命。机器人技术革命的第一和第二阶段的形式是基础自动化，机器人的工作区视为人类的障碍。第四次工业革命（被称为工业4.0）给我们带来了移动性更好、更智能和感知更强、能力更高的机器人。机器人技术系统转变为信息物理系统（CPS）。工业4.0智能工厂——可自我编程的互联行业即将来临。 　　正如《NRI机器人技术路线图》（NRI Robotics Roadmap）所报道的，研发一套基础机器人技术是提供制造业技术路线图预期的关键能力所需要的。每个关键能力源于制造业（矿业、加工业、分立零件制造业、装配、物流——运输&分派）中一个或多个重要的广泛应用领域。穿越弗若斯特沙利文公司（Frost&Sullivan）呈现的2000年及之后的移动机器人技术路线图，在21世纪初期，通过远程监控，远程接口系统促进了可控货仓/管理系统、可穿戴式外骨骼技术和遥控机器的产生。到2010年的十年间，自动滑行随着半自主机器和仅能进行有限人机互动的人工智能初始阶段的出现而出现。可以预见，2020年及之后，具有人类情感、流利交流能力和适应环境的协同机器人和智能机器的全面自主将会出现。 　　截止2020年，物联网将由上万亿的海量传感器驱动，其中许多传感器将嵌入新兴的机器人系统中，为物理世界提供物联网信息价值环的信息物理连接（创造—交流—聚合—分析—行动）。随着智能传感器和高级分析的出现，介入应用将具体化，使物联网应用不再仅限于监控。 　　智能制造是基于物联网、信息物理系统和云系统的工业4.0新创举。就技术上而言，它是一门狭义的学科，包括但不限于生产管理技术、供应链管理、模拟、维护、机器对机器（M2M）、设施和传感器网络。根据会议共同组织者——智能制造领导联盟（Smart Manufacturing Leadership Coalition，SMLC）和国家科学基金会，智能制造以企业/工厂为主导，包含可靠且可扩充的方式，为制造业提供基于模型的操作和决策支持，能够稳健地应对变化和差异。智能制造通过数据、协同信息物理系统、物联网和互联企业（制造现场—商务体系—供应链连接）发展控制战略和开放性平台技术（公共—私人伙伴关系）而进行智能产品制造的。未来智能工厂共有15个核心元素，其中三个毫无疑问属于机器人技术领域（信息物理系统、自动驾驶车辆和柔性机器人）。根据NIST给出的描述，智能制造是“完全集成的协同制造系统，可以实时响应，以满足在工厂、供应网络和客户需求方面，不断变化的需求和条件”。分享同一个目标的不同智能制造联盟协作努力，在整个价值链中通过开放式连接实现工业实践的现代化 　　最后，物理和数字世界的聚合孕育了智能工厂和新一代的工业机械。在这个被称为工业4.0的新时代里，聚焦使用物联网和信息网络系统以简化制造和业务流程，提升功能和精度，增强质量和能力14。几乎所有的方面都是数字化的，包括机器控制、监控、管理以及数据上报和分析。甚至操作者也通过人机界面（HMI）与机器进行数字化互动。智能工厂带来了许多好处，包括操作时间的减少、提高生产能力的机会、促进产量、提升效率以及通过高级数据分析减少停机时间。机器人技术是智能制造创新前景的关键组成，也是工业4.0和物联网提出的向计算机化工业生产和智能工厂迈进这一构想的完美体现。.

作为制造业大省的广东，随着制造业转型升级的不断推进，逐渐成为国内最大的工业机器人 生产基地。 一份来自广东省经信委的数据表明，广东2018年上半年工业机器人产量达13621台（套），同比增长54.9%，占全国产量22.67%。 “而这一优势，将会继续扩大。”在接受采访时，智能制造产业联盟秘书长曾玉波如是判断。 近日，广东部分城市在机器人产业上的“大动作”进一步证实了这一判断。 9月8日，佛山市顺德区政府宣布与碧桂园集团合力打造机器人全产业链高地，计划5年内投入至少800亿元、引进1万名机器人专家及研究人员。而就在两日前，东莞松山湖国际机器人产业项目也正式开建，东莞宣布将在2年时间内将其打造成世界级机器人产业园区，容纳和孵化超过100家机器人产业创业团队。 在曾玉波看来，佛山、东莞的“大动作”背后，既反映出广东仍将“力推”机器人产业发展作为发展新兴产业的思路，又表明广东找到了一条补短板的捷径。“广东将在人才培养、核心技术突破、产业应用等全产业链上攻坚。” 产业政策力推突破 2014年被誉为中国机器人产业发展的元年。而中国机器人产业在寥寥4年间，从“后起之秀”逐渐发展成世界第一大机器人消费国。 曾玉波对21世纪经济报道记者分析，市场需求和政策推动是最根本的原因，这在广东尤为突出。 “春江水暖鸭先知。作为制造业大省，广东最早受到土地、劳动力等生产要素价格上涨因素影响。”他在对广东制造业调研后发现，面对劳动力短缺和用工成本上涨构成的挑战，广东是最早一批通过大举推进“机器换人”寻找制造业转型出路的省份之一。 “机器换人”的替代效果明显。一份2016年广东省人社厅的数据显示，彼时每台机器人设备平均可代替工人6.5名，可节约人工成本10%～30%。 “相比市场因素而言，政策推动才是广东一跃成为机器人消费和生产大省的关键。”曾玉波说，为了促进机器人产业的快速发展，深圳、广州、东莞、佛山等地自2014年起相继出台了多项机器人产业相关的鼓励政策。 深圳自2014年起，市财政每年安排5亿元，设立市机器人、可穿戴设备和智能装备产业发展专项资金；佛山对认定为国内、省内首台（套）装备产品的生产企业，分别一次性最高给予100万元和50万元奖励，并设立方便企业采购机器人的“机器人超市”；东莞则提出设立专项资金，对销售本土机械产品的贸易公司奖励，最高达60万元。 如上措施，确实造成了广东机器人产业的“井喷”，从机器人企业数量就可见一斑：2014年，广东仅有300家机器人企业，如今相关企业已超过500家，机器人企业数量位居全国第一。 如今，产业政策继续成为广东“力推”机器人产业发展的思路。 以佛山为例，佛山在日前发布的《佛山市推动机器人应用及产业发展扶持方案（2018-2020年）》中提出，佛山计划到2020年底机器人及智能装备产业产值突破1200亿元，年均增长15％以上。从今年至2020年，市级财政设立专项扶持资金，每年安排1.3亿元，用于推动机器人应用及产业发展。 而作为东莞发展机器人产业的基地，松山湖也在近期出台了最新的扶持政策。按照《松山湖促进机器人与智能装备产业发展暂行办法》，松山湖计划到2020年发展100家以上机器人与智能装备产业高新技术企业。 全产业链攻坚 尽管交出了不错的成绩单，但广东省机器人协会会长苏汉明仍难掩对于广东机器人产业发展的担忧。 “我国机器人在核心技术、关键零部件方面一直比较欠缺，这在社会各界已经形成了共识。”苏汉明说。 曾玉波以减速器 举例称，作为精确控制机器人动作的关键零部件，减速器技术一直被日本哈默纳科和纳博特斯克两家企业占有，甚至控制了全球超过70%的精密减速器市场。 “工业机器人的三大核心零部件实际上占到了机器人成本的七成以上，而中国基本依靠进口。”曾玉波说，核心技术缺失已成为长期制约广东乃至全国工业机器人产业的关键。 而在广东省经信委技术创新与质量处调研员李新星看来，广东机器人产业的短板除核心技术缺乏、关键零部件对外依存度大外，还主要表现在高端技术人才难以满足行业快速发展的需求，产业链不完善、上下游配合不紧密等方面。 苏汉明对此建议，广东未来要通过加强政企学研的深入合作交流，继续在技术与核心零部件上取得突破。 碧桂园集团旗下博智林机器人智能技术研究总院常务副院长梁衍学也认为，对国产机器人进行技术联合攻关，产业链协同创新，将会加速实现突破。 但在曾玉波看来，不能简单地认为核心零部件取得突破，国产机器人产业就一定会得到快速发展。“推动机器人技术和产业发展是一项系统性工程，需要在人才培养、核心技术突破、产业应用等全产业链上攻坚。”他说。 松山湖国际机器人研究院高级顾问邓国军也持同样的观点。“很多参观松山湖基地的人问我，松山湖如何在短时间内孵化出数家优秀机器人项目，资本、人才、技术、平台等形成的全产业链生态起到了非常大的作用。” 据了解，目前松山湖机器人基地已初步形成了从关键零部件到整机和应用，从研发、设计到检测的完整的机器人产业链。.