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  • 国外机器人产业创新的积累路径

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    • 时间:2016-09-14
    • 来源: 中国社会科学网-中国社会科学报
    • 编译:zy
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       导读: 作为“制造业皇冠顶端的明珠”,机器人产业成长和创新不是一日之功,而是机器人研发、产业化、制造、核心技术、知识产权、推广应用能力长期积累的结果。机器人产业是研发密集度很高的战略性新兴产业,需要长期的创新积累和时间积累。国外机器人产业发展和创新的积累主要有如下五个路径。
     
      其一,基础科学研究积累。机器人学是综合了计算机、机械工程、电子、信息传感器、控制理论、材料、人工智能、仿生等诸多学科而形成的一门新兴学科。模糊控制、人工神经网络等新技术突破的应用不断提高了机器人的智能水平。阿兰·图灵提出人工智能概念已有60多年了,人工智能研发和试验经过了相对长期的积累,这期间还经历了人工智能研发的长期停滞寒冬。作为美国远期重大国防科技攻关项目的管理部门,作为因特网和GPS定位系统的发明者,DARPA(美国国防部先进研究项目局)也将机器人技术列入其中。DARPA在创立早期就资助美国高校进行机器人研发。如1962年康奈尔大学研发的军用外骨骼的雏形——“采用主从控制方式的人力放大系统”、1968年MI巨型计算机控制智能机器人的雏形——“Shakey”。1亿美元的DARPA“先进操作机械手组件计划”目标是使机器手能够自主操纵并执行复杂的任务。DARPA在推进“先进操作机械手组件计划”时侧重于基础研究,由于具有超前性,其研究成果往往长期成为技术储备,形成了机器人基础研究与大规模应用之间滞后周期有数20年以上。
     
      其二,机器人研制的长期积累。早在1959年,德沃尔与约瑟夫·英格伯格研制出全球第一台工业机器人。1961年美国麻省理工学院林肯实验室研发了配有接触传感器的遥控操纵器与计算机连接。同年,美国人乔治·德沃尔(G.C.Devol)获得可编程的机器人专利。1968年,美国斯坦福人工智能实验室的J.McCarthy等研制带有手、眼、耳的计算机系统。1969年,美国原子能委员会和国家航天局研制成功携带着人工臂、电视摄像机和拾声器等的机器人。1979年优尼梅生(Unimation)公司推出了PUMA系列工业机器人。1979年,日本山梨大学牧野洋研制成功具有平面关节的SCARA型机器人。20世纪80年代,雷诺汽车公司与政府研究机构合作研制汽车装配线的第一代工业机器人。波士顿动力公司20世纪90年代初获得DARPA项目资助,实现了机器狗、机器猎豹、人形机器人等试验产品的积累,洛克希德·马丁和雷神在研制军用外骨骼机器人方面的试制积累等。服务机器人行业的明星企业iRobot公司来自于MIT电脑科学及人工智能实验室,1998年得到DARPA的战术机器人项目资助,研制出PackBot,2004—2005年获得的资助超过五千万美元。由于有充足的技术储备和研制积累,2002年,iRobot家庭清扫机器人市场Roomba市场应用获得成功。
     
      其三,覆盖机器人产业整个价值链的创新积累。为了建立起新的产业形态、新的商业模式、新产业创新生态体系,智能机器人要完成在研发设计、生产、供应链、销售、服务等全价值链环节的创新积累与布局。为保持在全球机器人领域的领导力,欧盟2014年至2020年,开始机器人研发资助项目覆盖技术研发到产品试制的完整价值链。而DARPA资助了大量前瞻性研发项目,如“先进操作机械手组件计划”、充气式机械手臂、柔性机器人、自觅食机器人等以及机器人挑战赛(DARPA Robotics Challenge,DRC)等。
     
      其四,自主创新的积累。专利能力是美国机器人产业的主要优势之一。1954年,美国戴沃尔(GeorgeDevol)设计出第一台拥有电子可编程序的工业机器人。1960年,美国联合控制公司购买了他的专利,成立优尼梅生(Unimation)公司,制造出第一批工业用途的机器人——优尼曼特(Unimate)。1965年,美国麻省理工学院成功研制出一种具有视觉传感器并能对简单积木进行识别、定位的机器人系统。联合国世界知识产权组织(WIPO,2015)报告显示,1995年以来在机器人工学领域申请专利数量最多的10家公司中有8家为日本企业。这一结果再次凸显了“机器人王国”日本在该领域的强大竞争力。丰田汽车以4189个申请位居榜首,排在第二的是韩国三星电子,其后是本田、日产汽车及德国汽车零部件巨头博世。第六至第十被日企独占。有资料表明,日本在工业机器人领域专利申请有2.2万件,而我国不及6000件。减速器领域中国申请的26件专利中只有一半有效,其中仅2件为发明专利,而同期国外在华申请的47件中有效的26件全为发明专利。发那科和安川为代表的日系厂商由于拥有核心零部件研制和销售优势,牢牢地控制了工业机器人产业链特别是高端战略环节上的大部分利润。
     
      其五,时间积累。1954年美国人研制劳心劳力“工业机器人”。作为全球机器人强国,1967年日本从美国引进第一台工业机器人后,于1972就成立了日本工业机器人协会。1977年日本发那科在拥有了数控系统全球竞争优势6年后才研制出智能机器人产品。2005年日本有37万个机器人在工作,约占世界拥有量的40%,2008年才成为销量超过20万台机器人的世界第一。2012年,日本工业机器人占全球市场份额的50%。全球工业机器人“四大家族”之一的库卡公司1956年为大众提供了第一条多点自动焊接生产线,1971年才为戴姆勒—奔驰公司提供全球第一条采用机器人的自动焊接生产线——汽车侧板加工系统,20世纪90年代才涉足机器人制造领域。1986年前联邦德国使用机器人的总台数已超过了1万台,总数量占欧洲第一位,仅次于美国和日本。
     
      研究表明,国外机器人产业发展主要得益于基础科学研究积累、研制积累、覆盖机器人产业整个价值链的创新积累、自主创新积累和时间积累等多元化路径。考虑到核心关键技术积累的长期性和风险性,机器人产业核心技术的保护也是一个决定机器人产业成败的战略性问题。从欧盟数字经济专员冈瑟·厄廷格(GuentherOettinger)反对德国机器人公司库卡被美的收购事件上看,发达国家已充分认识到机器人核心关键技术积累与保护的战略地位和作用。厄廷格强调,库卡对于欧洲工业的数字未来具有重要意义,因此要让库卡的股份掌握在欧洲人手中。德国政府也密切监测中国对库卡收购会不会产生核心关键技术流失,即使德国总理默克尔不愿意对库卡被收购进行干预。这对我国机器人产业发展具有极强的政策价值。要积累和提升我国机器人产业内生和可持续发展的全球竞争优势,首先必须格外重视机器人基础科学研究积累、研制积累、覆盖整个产业价值链的创新积累、自主创新积累和时间积累路径建设,同时还要设立和完善机器人产业关键核心技术的保护制度体系。如果拥有自主品牌保护和国内市场需求培育和保护的有利条件,我国机器人产业发展后发优势提升的道路就不会漫长和遥远了。
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