【專家觀點】一直以來，《前沿科學》-《人工智能》專刊力求呈現(xiàn)中國在人工智能關鍵技術研發(fā)的成果和產業(yè)發(fā)展的探索。作為2019年第2期《人工智能》專刊篇目之一，本文從機器人市場應用角度來談人工智能產業(yè)結構的現(xiàn)狀和發(fā)展：市場需求影響下，機器人技術的邊界不斷拓展、內涵不斷豐富、發(fā)展?jié)摿薮螅a業(yè)升級也為智能機器人研究提供了挑戰(zhàn)與機遇。作為典型的交叉學科研究領域，智能機器人研究對復合型人才顯示出大量需求。
從英國小說家瑪麗·雪萊的'弗蘭肯斯坦'到捷克科幻文學家卡雷爾·恰佩克的'羅素姆萬能機器人'，從《星球大戰(zhàn)》的'阿圖'到《終結者》的'液態(tài)機器人T1000'，機器人一直帶給與人們無限的遐想。而看似漫無邊際的暢想、遙不可及的科幻，其思想和理論的種子已在一點一點萌發(fā)。
我國對于智能機器人的研究和應用一直以前瞻性視野給予高度重視。國家在1986 年，就把智能機器人列為'國家高技術發(fā)展計劃'自動化領域的兩個主題之一。科技部最新發(fā)布的重點研發(fā)計劃中，智能機器人重點專項也是位列其中。
邊界持續(xù)拓展、內涵不斷豐富
在國際標準ISO 8373 中，機器人的定義為'具有兩個或兩個以上可編程軸，以及一定程度的自主能力，可在其環(huán)境內運動以執(zhí)行預期任務的執(zhí)行機構'。而機器人按照預期用途可以分為工業(yè)機器人和服務機器人。國際機器人聯(lián)盟(IFR)也采用了類似的機器人分類。與國際上略有不同，我國傳統(tǒng)上按工業(yè)機器人、服務機器人和特種機器人劃分。
機器人研究涉及材料、機構、驅動、傳感、控制、計算機、人工智能等多學科，是典型的交叉學科研究領域。機器人技術在汽車制造、搬運碼垛等大型制造企業(yè)已獲得大規(guī)模成熟應用。近20年來，針對醫(yī)療、教育、娛樂、勘探勘測、救災救援等多樣化需求，機器人技術的邊界不斷拓展、內涵不斷豐富。
工業(yè)機器人對高速度、高精度、重載荷、智能化、協(xié)同作業(yè)的極致追求仍未改變，同時協(xié)作型工業(yè)機器人的發(fā)展使人機安全、自然交互得到格外重視。服務機器人對極端、動態(tài)、未知、非結構化復雜環(huán)境的適應性、感知與理解、學習與決策、控制與協(xié)作、自然交互等一直是研究重點。而新型智能材料、人工智能技術的快速發(fā)展不僅為服務機器人帶來了新的研究思路，也提出了更具挑戰(zhàn)性的技術難題。
市場需求刺激、產業(yè)規(guī)模潛力巨大
據(jù)中國電子學會的報告，2018 年，全球機器人市場規(guī)模將達298.2 億美元，其中工業(yè)機器人占比56%，服務機器人占比31%，特種機器人占比13%。我國2018 年機器人市場規(guī)模將達87.4 億美元，其中工業(yè)機器人占比71%，服務機器人占比21%，特種機器人占比8%。
工業(yè)機器人應用集中在汽車、電子、金屬制品、橡膠和塑料等行業(yè)。大負載的傳統(tǒng)工業(yè)機器人多用于大批量、標準化產品的高效生產，受行業(yè)影響明顯。而以小批量、定制化、快速迭代的產品為主的中小企業(yè)，對于小負載機器人和協(xié)作機器人有較強需求。協(xié)作機器人輕巧靈活、操作簡單、價格適當，適合在人機混雜的作業(yè)空間工作，具有良好的增長潛力。
服務機器人主要產品有家用服務機器人、醫(yī)療服務機器人、公共服務機器人，深度學習、生物特征識別、語音識別、自然語言理解等人工智能技術的發(fā)展使服務機器人的功能和性能逐步提升。教育機器人、娛樂機器人、掃地機器人、陪護機器人等產品持續(xù)迭代，并已大量進入家庭。醫(yī)療手術機器人、康復機器人產品得到廣泛關注，其市場規(guī)模也已達數(shù)十億美元，具有巨大的潛在市場。
相比于工業(yè)機器人和服務機器人，特種機器人目前在市場規(guī)模較小，但其在采掘、建筑、交通、農業(yè)、畜牧業(yè)、消防、防爆、空間探索、軍事等領域具有重要的戰(zhàn)略意義和作用，得到各國政府的高度重視，并積極規(guī)劃、投入資金支持相關產品的研制和開發(fā)。
2008 年—2018 年機器人銷售量（單位：千臺）
產業(yè)升級倒逼技術提升、化挑戰(zhàn)為機遇
當前我國制造業(yè)面臨的現(xiàn)實挑戰(zhàn)不僅為我國智能機器人研究提出了前沿問題，同時也為我國智能機器人產業(yè)提供了難得的發(fā)展機遇和廣闊的施展空間。堅持深耕于不同行業(yè)領域的智能機器人系統(tǒng)公司將形成創(chuàng)新性的產品和系統(tǒng)，重塑生產流程、生產工藝、生產模式。
服務機器人市場規(guī)模的增速遠高于工業(yè)機器人，是極具潛力的新興產業(yè)。人工智能技術與個人、公共服務機器人的結合將有望深度切入教育、家電、陪護等行業(yè)，從而依托服務機器人平臺打造新的應用生態(tài)。而醫(yī)療、康復服務機器人作為高附加值的智能機器人產品將改變醫(yī)療和康復的傳統(tǒng)模式，遠程診斷、遠程手術、遠程治療等新模式將改善、緩解醫(yī)療資源的不均衡、緊張。
特種機器人雖當前市場規(guī)模相對較小，但其作用和意義重大，且未來潛力巨大。繁重的農業(yè)和畜牧業(yè)勞動使特種機器人具有巨大的發(fā)揮空間，如無人機撒藥、擠牛奶機器人、無人化的耕作和收獲農業(yè)機械都已進入應用階段。軍事機器人替代作戰(zhàn)人員進行偵察和攻擊將極大避免人員傷亡，如察打一體無人機、便攜戰(zhàn)術偵察機器人都已在各國列裝。深海、深空探測等極限作業(yè)機器人可以在極端環(huán)境下長期執(zhí)行觀測和作業(yè)任務，如火星探索者、月球車等。
機器人面臨的十大挑戰(zhàn)（圖片來源：《Sciences Robotics》）
