2015世界機器人大會于11月23日至25日在北京國家會議中心舉行。圖為一位參觀者在同機器人握手。記者 金立旺 攝
2015世界機器人大會25日在北京落下帷幕。
國家主席習近平在給大會開幕的賀信中表示，隨著信息化、工業化不斷融合，以機器人科技為代表的智能產業蓬勃興起，成為現時代科技創新的一個重要標志。中國將機器人和智能制造納入了國家科技創新的優先重點領域。
當前，機器人被認為是影響人類生產和生活的四大技術之一， 2015年世界十大技術之一。全球很多國家將機器人作為國家計劃進行重點規劃和部署。美國發布了機器人發展路線報告，將現在的機器人與20世紀的互聯網放在重要的地位；歐盟啟動了全球最大民用機器人研發計劃——“SPARC”，計劃到2020年投入28億歐元，創造24萬個就業崗位；日本將機器人產業作為“新產業發展戰略”中七大重點扶持的產業之一；韓國制定了“智能機器人基本計劃”，并發布了“機器人未來戰略展望2022”。
據中國科學院等機構分析，當前，全球機器人產業聚焦工業機器人、農業機器人和醫療機器人三大領域。工業機器人發展最為迅速，美德中日韓五國工業機器人銷量占全球7成；農業機器人需要處理復雜的地理和天氣因素，歐美和日本等國研究機構正在致力提升智能化水平；
歐美和日本的醫療機器人已經廣泛應用于腦神經、前列腺，心臟病、脊柱及微創介入等外科手術中，發達國家手術機器人年增長率40%以上。據預測，未來五年，全球機器人年均增長25%以上。
五國工業機器人銷量占全球七成
據國際機器人聯合會統計， 雖然經過近幾年兩位數的高速增長，2014年全世界工業機器人的總銷售量也只有22.9萬臺，其中我國的銷量為5.7萬臺。中國國每1萬個工人擁有的機器人只有36臺，比韓國（478臺）、日本（374臺）、德國（292臺）和美國（164臺）少很多。
記者綜合國內外多家機構預測，全球工業機器人本體市場以中國、歐盟地區、美國和日本為主。日本、美國、德國、韓國和中國五國存量占全球比例達71.24%，銷量達69.92%。2017年中國工業機器人市場容量是2012年四倍，未來5年行業年復合增長率超過30%。未來五年全球工業機器人年均增長25%。
中國科學院的最新報告指出，當今的工業機器人仍難于使用，而中國制造業尤其是中小企業又缺乏熟練使用工業機器人的員工，有些甚至出現了“買的起，不會用”的局面。正因如此，國際機器人聯合會在2015年的年報中也將能夠簡化工業機器人使用的技術列為未來幾年的重點發展方向。
工業機器人作為自動化技術的集大成者，一直被譽為自動化領域“皇冠上的明珠”。據中國工程院院士王天然介紹，工業機器人自誕生以來實現廣泛發展，而且還在向其他領域進行技術轉移，派生出新的領域，如服務機器人等。
特別是在緩解勞動力不足等問題上，工業機器人所發揮的作用越來越大。以日本為例，王天然說，20世紀70年代至90年代，日本經濟高速增長，勞動力嚴重短缺，用了20年時間變成機器人第一大國，而且變成制造強國。進入90年代，亞洲經濟快速發展，該區域工業機器人需求量增幅全球最高。目前全球對工業機器人的需求仍然很廣泛，按照工作崗位算，工業機器人只占5.63％。
王天然說，目前，工業機器人已經在汽車整車及零部件、工程機械、軌道交通、低壓電器、電力等領域有了較好的應用，而且機器人技術仍在不斷提升發展，主要是兩個方向：一是在機器人操作能力上追求完美，提升其速度、精度、適應性，擴大應用領域；二是在機器人智能化、網絡化上不斷努力，提高機器與人的交互能力。有統計顯示，從1990年到2000年，工業機器人定位精度提高了61％，平均無故障時間增加了137％，價格差不多降了一半。據日本預測，到2030年，機器人重復定位精度將會翻一番，絕對定位精度將提高一個數量級。目前，機器人應用領域正在擴大。據了解，日本在人形機器人研發方面正在取得一些突破。日本大阪大學國際電信基礎技術研究所高級研究員西尾修一說，這種機器人看起來和人形差不多，可由操作員進行遠程控制，實現機器人與用戶之間的自如交流。
根據中科院寧波材料技術與工程研究所楊桂林的研究，隨著信息技術，特別是互聯網技術、感知技術和傳感器網絡技術的快速發展，世界工業機器人運用技術也在不斷地更新，呈現出五大趨勢，網絡化特征增強，群體作業能力增強，對半結構化作業環境的適應能力增強，虛實融和能力增強，模塊化應用程序增多。
相關研究指出，雖然我國從2013年開始就成為了工業機器人銷量最大的國家，并出現了大規模投資機器人產業的熱潮，然而國內大多數的企業尤其是中小型企業在工業機器人的應用上仍處于較低的水平，難于有效發揮機器人的功用。因此，國家相關部門應從資源配置和政策扶持兩個層面大力推進工業機器人運用技術的研發，從而降低工業機器人的使用難度、增強其技術性能，拓展其應用范圍，早日解決我國機器人產業發展所面臨的瓶頸問題。
農業機器人智能化水平提升成難點
最近，由悉尼大學Sukkarieh教授帶領的研究團隊開發出瓢蟲農場機器人。該機器人首次實地作業，在新南威爾士州一片種植洋蔥，甜菜和菠蘿的農場上進行。Sukkarieh教授稱，機器人能夠實現自動化驅動，在每列田地間自如運作。收集感應器數據，包括激光，攝像頭，高光譜鏡頭等，通過提供有價值的信息幫助種植者們了解他們農場的作物狀態。
據了解，隨著近年來國內外對農業機器人研究與開發的重視，目前已研發出多種農業機器人。根據解決問題的側重點不同，農業機器人大致可以分為兩類：一類是行走系列農業機器人，主要用于在大面積農田中進行作業；另一類機械手系列機器，主要用于在溫室或植物工場中進行作業。
日本是農業機器人研究最早、同時也是市場發育最為成熟的國家之一。目前，日本已研制出育苗機器人、扦插機器人、嫁接機器人、番茄采摘機器人、葡萄采摘機器人、黃瓜采摘機器人、農藥噴灑機器人、施肥機器人和移栽機器人等多種農業生產機器人，在理論與應用方面都居世界前列。
同日本比，由于領土廣闊及自身先進的工業技術，美國研究的重點在于行走式農業機器人，在理論與技術上都比較成熟。典型代表是美國新荷蘭農業機械公司發明的多用途自動化聯合收割機器人，很適合在美國一些專屬農墾區的大片規劃整齊的農田里收割莊稼。
其他國家農業機器人研究與應用方面比較有代表性的有：澳大利亞發明的牧羊犬機器人，它能在農場上代替傳統的放牧勞力；德國農業專家采用計算機、全球定位系統（GPS）和靈巧的多用途拖拉機綜合技術，研制出可準確施用除草劑的除草機器人，法國發明的專門服務于葡萄園的機器人幾乎能代替種植園工人的所有工作，包括修剪藤蔓、剪除嫩芽、監控土壤和藤蔓的健康狀況等；西班牙發明的采摘柑橘機器人，能夠依托機器視覺技術從桔子的顏色、大小判斷出是否成熟并控制機械手進行采摘；英國西爾索研究所開發的采蘑菇機器人可以確定哪些蘑菇可以采摘以及屬于哪種等級，然后測出其高度以便進行采摘；法國研制的分揀機器人能在潮濕骯臟的環境里工作，把大個番茄和小粒櫻桃加以區別，然后進行分裝
與國外相比，中國國農業機器人研究與開發方面尚處于起步階段。目前我國已開發出的農業機器人有：耕耘機器人、除草機器人、施肥機器人、噴藥機器人、蔬菜嫁接機器人、收割機器人、采摘機器人等。
中國農業大學研制的摘黃瓜機器人利用多傳感器融合技術，對采摘對象的成熟度進行判別，并確定收貨目標，引導機械手來抓取黃瓜，再用刀片切割瓜藤；嫁接機器人實現了營養缽苗的供苗、切苗、嫁接和排苗的自動化作業，可廣泛用于黃瓜、西瓜、甜瓜等菜苗的嫁接；北京農林科學院研發的草莓采摘機器人可以自主搜索、識別和采摘成熟草莓果實，不僅可為草莓采摘降低人工成本，還可減輕工作強度。
中科院合肥智能機械研究所的研究報告稱，雖然農業機器人研究已取得很大進展，但目前農業機器人距實用普及還有很長一段距離。推廣與普及的主要瓶頸有兩點：一是農業機器人制造成本問題，二是農業機器人智能化程度問題。
目前研制出來的農業機器人大都只針對農業生產某一環節的某一項作業而言，農業生產的特征之一是季節性強，造成了農業機器人的使用效率低，間接地增加了農業機器人的成本。其性價比不能滿足市場的需要，成為制約農業機器人商業化和進一步研究應用的瓶頸問題。比如采摘機器人，由于草莓、黃瓜等經濟作物生產的季節性，如果采摘機器人只能用于一種農作物的采摘，那么該機器人一年工作的時間有限。由于只有當農業機器人的生產成本低于人工收獲成本時，農業機器人才能得到推廣，這無疑對農業機器人的成本控制提出了較高的要求。
同工業機器人或者其他領域機器人相比，農業機器人工作環境多變，以非結構環境為主，工作任務具有極大的挑戰性。因此，一般而言，農業機器人對智能化程度的要求要遠高于其他領域機器人?，F階段歐美等國的農業工程領域的專家紛紛把研究重心從機械部分轉向機器視覺、人工智能方面，力圖解決農業機器人的智能問題。
發達國家手術機器人年增長率40%以上
最近，在浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院2號樓8號手術室，院長蔡秀軍教授坐在一個“臺式游戲機”前，他一邊貼近操作臺上的3D望遠鏡，一邊上下左右推動著握桿，操縱著形似八爪魚的機械手臂。
這樣一個“臺式游戲機”+“八爪魚”的組合，就是“達·芬奇”機器人。本月它正式落戶邵逸夫醫院，并已順利完成了4例手術。
《現代醫療》雜志報道稱，“達芬奇”手術機器人是世界范圍應用廣泛的一種智能化手術平臺，適合普外科、泌尿外科、心血管外科、胸外科、婦科、五官科和小兒外科等微創手術。在世界范圍內，達芬奇手術機器人已經累計銷售3000多臺，為超過250萬患者成功實施微創手術。
據了解，全球醫療機器人主要發展手術機器人、功能康復與輔助機器人等。
自20多年前首次報道機器人技術用于外科手術以來，醫療手術機器人已經被廣泛應用于外科手術和介入手術過程中。據統計近三年，發達國家的醫療手術機器人應用數量年增長率為40%以上。
目前，外科手術機器人在外科醫生的操控下協助完成手術過程。通常情況下，外科醫生利用一個遠程手術場景，操縱一個主輸入裝置根據手術要求發出手術操作指令，置于病人床邊的手術機器人接收到手術指令后，按照外科醫生輸入的命令執行相應的手術操作。相比傳統的微創手術，外科手術機器人可以讓外科醫生提高體內操作靈巧性，超越人類手術動作距離的局限，實現更微小的手術動作，完成更精準的手術操作。
近年來，隨著生機電交互、智能控制及機器人等技術的不斷發展，功能康復與輔助機器人在國際上已經逐步成為臨床康復治療的重要技術手段之一，并催生了一批新型康復機器人技術及系統。
美國麻省理工學院研制了上肢康復機器人系統（MIT-MANUS）。利用一系列視頻游戲，MIT-MANUS可以實現腦中風患者手臂肩關節及肘關節功能康復。隨后，他們又進一步擴展MIT-MANUS的功能，開發了不同版本的上肢康復機器人系統，例如：三自由度的腕關節康復機器人及手部功能康復機器人。
下肢功能康復機器人的典型產品是由瑞士醫療器械公司與瑞士蘇黎世大學合作推出的洛克馬（LOKOMAT）。它是第一臺通過外骨骼式下肢步態矯正驅動裝置輔助，用于有步態障礙的神經科病人進行步態訓練，例如：腦卒中、脊髓損傷、腦外傷等。另外，美國姆特瑞卡（Motorika）公司研制的下肢康復機器人系統（REO）可通過大量重復性訓練，誘導患者形成正確步態。
“需要指出的是，這些肢體功能康復機器人系統在臨床應用中取得了一定的效果，但存在操作復雜、價格昂貴、缺乏主動康復功能等問題，因此，這些康復機器人在我國的臨床康復中應用比較少?！敝锌圃河嘘P研究人員指出。
近幾年，國內外外骨骼機器人研究取得令人矚目的發展，部分外骨骼機器人已經開始進入實際應用階段。日本筑波大學Cybernics實驗室研制了系列穿戴型助力機器人系統（HAL），幫助老年人和下肢殘障者完成正常步行運動。以色列埃爾格醫學技術（Argo Medical Technologies）公司研究了一套下肢助動外骨骼（ReWalk），它由電動腿部支架、身體感應器和一個背包組成，并需要一副拐杖幫助維持身體平衡，它可幫助下身麻痹患者站立、行走和爬樓梯。與此同時，我國一些科研機構與大學也相繼開展了輔助外骨骼機器人的研發工作，取得了一些技術上的突破。
中國科學院的研究報告指出，隨著殘疾人和老年人口不斷增加，依靠科技創新來保障和改善他們的健康已經成為當前許多國家的戰略需求。研究和開發先進的功能康復機器人，實現功能障礙或缺失患者功能補償與功能重建，對推動關乎我國重大民生問題的老年健康服務與助殘公益事業發展具有十分重要的社會意義。
