全球机器人产业趋势及特征

当前，全球机器人市场规模持续扩大，工业机器人市场增速回落，服务、特种机器人增速稳定。技术创新围绕仿生结构、人工智能和人机协作不断深入，产品在教育陪护、医疗康复、危险环境等领域的应用持续拓展，企业持续优化产品性能，前瞻布局机器人智能应用，全球机器人产业正稳步增长。

轻型化、柔性化、智能化趋势明显，实践应用场景持续拓展

全球机器人基础与前沿技术正在迅猛发展，涉及工程材料、机械控制、传感器、自动化、计算机、生命科学等各个方面，大量学科在相互交融促进中快速发展，技术创新趋势主要围绕人机协作、人工智能和仿生结构三个重点展开。 

（一）工业机器人：轻型化、柔性化发展提速，人机协作不断走向深入 

工业机器人更小、更轻、更灵活。当前，工业机器人的应用场景愈加广泛，苛刻的生产环境对机器人的体积、重量、灵活度等提出了更高的要求。与此同时，随着研发水平不断提升、工艺设计不断创新，以及新材料相继投入使用，工业机器人正向着小型化、轻型化、柔性化的方向发展，类人精细化操作能力不断增强。例如，日本SMC致力于为机器人研制高品质的末端执行器，研发的新型汽缸体积缩小了40%以上，质量最高减轻了69%，耗气量最高减少了29%。日本爱普生首款新型折叠手臂六轴机器人N2，可在现有同级别机械臂60%的工位空间内完成灵活操作；折叠手臂六轴机器人N6采用内部走线设计，其折叠手臂可自然进入高层设备、机器、架子等狭窄空间；T3紧凑型SCARA机器人将控制器内置，避免了在设置和维护过程中进行复杂的布线，大大提高了成本效率并保持较低的总运行成本。德国费斯托（Festo）的新型全气动驱动机械臂，将刚性的“抓取”转变为柔性的“围取”，能完成灵活抓取不同大小部件的任务。 

人机协作成为重要发展方向。随着机器人易用性、稳定性以及智能水平的不断提升，机器人的应用领域逐渐由搬运、焊接、装配等操作型任务向加工型任务拓展，人机协作正在成为工业机器人研发的重要方向。传统工业机器人必须远离人类，在保护围栏或者其他屏障之后，以避免人类受到伤害，这极大的限制了工业机器人的应用效果。人机协作将人的认知能力与机器人的效率结合在一起，从而使人可以安全、简便的进行使用。例如，瑞士ABB的双臂人机协作机器人YuMi可与工人一起协同工作，在感知到人的触碰后，会立刻放慢速度，最终停止运动。德国库卡（KUKA）的协作机器人LBR iiwa可以以每秒10毫米或50毫米的速度抵近物体，并在遇到阻碍后立刻停止运动。优傲e-Series协作式机器人可设定机械臂保护性停止的停止时间和停止距，并内置力传感器提高精度和灵敏度，满足更多应用场景的需求。 

（二）服务机器人：认知智能取得一定进展，产业化进程持续加速 

认知智能支撑服务机器人实现创新突破。人工智能技术是服务机器人在下一阶段获得实质性发展的重要引擎，目前正在从感知智能向认知智能加速迈进，并已经在深度学习、抗干扰感知识别、听觉视觉语义理解与认知推理、自然语言理解、情感识别与聊天等方面取得了明显的进步。例如，英特尔开展自适应机器人的交互研究，实现低成本、多种服务、良好易用的机器人交互。由德国宇航中心、空中客车公司和IBM合作开发的球形智能机器人CIMON于2018年7月抵达国际空间站，可与宇航员友好交谈，具备向宇航员和相关人员提供技术帮助、警示系统故障等功能。

智能服务机器人进一步向各应用场景渗透。随着人工智能技术的进步，智能服务机器人产品类型愈加丰富，自主性不断提升，由市场率先落地的扫地机器人、送餐机器人向情感机器人、陪护机器人、教育机器人、康复机器人、超市机器人等方向延伸，服务领域和服务对象不断拓展。特别是在医疗服务机器人领域，临床应用日益活跃，产品体系逐渐丰富。例如，新加坡AiTreat的按摩机器人艾玛内置传感器可测量肌腱和肌肉的硬度，通过人工智能和基于云计算的方法计算出最佳按摩方式，模仿人类的手掌和拇指来进行按摩和理疗。三星推出健康管理服务机器人Samsung Bot Care，能快速获取血压、心率等健康数据， 为用户提供睡眠质量监控、紧急呼叫服务、减压音乐治疗、药物摄入量跟踪以及体育锻炼指导等智能服务，帮助用户管理日常身体健康。

（三）特种机器人：结合感知技术与仿生等新型材料，智能性和适应性不断增强 

技术进步促进智能水平大幅提升。当前特种机器人应用领域不断拓展，所处的环境变得更为复杂与极端，传统的编程式、遥控式机器人由于程序固定、响应时间长等问题，难以在环境快速改变时作出有效的应对。随着传感技术、仿生与生物模型技术、生机电信息处理与识别技术不断进步，特种机器人已逐步实现“感知-决策-行为-反馈”的闭环工作流程，在某些特定场景下，具备了初步的自主能力。与此同时，包括液态金属控制技术和基于肌电信号的控制技术在内的前沿科技将推动新型材料在机器人领域的使用和普及，仿生新材料与刚柔耦合结构也进一步打破了传统的机械模式，提升了特种机器人的环境适应性。例如，德国费斯托公司研制的仿生狐蝠可通过集成机载电子板与外置的运动追踪系统的相互配合，实现在特定空间内进行半自主飞行，可用于军事侦察和通信领域。 

替代人类在更多复杂环境中从事作业。当前特种机器人已具备一定水平的自主智能，通过综合运用视觉、压力等传感器，深度融合软硬系统，以及不断优化控制算法，特种机器人已能完成定位、导航、避障、跟踪、场景感知识别、行为预测等任务。例如，欧盟UNEXMI项目团队开发出地图绘制机器人UX-1 Robotic Explorer，配备数字摄像头、旋转激光线投影仪、多光谱相机、伽马辐射探测器等多种探测感知设备，可以自动在水下漫游并绘制3D地图。美国加州大学伯克利分校研发的漂移板双足机器人Cassie Cal，配备全新的传感器、控制系统、路径规划系统和视觉系统，可以精确估算行驶速度并有效规避障碍物，实现在粗糙不平坦的地形上自主进行滑行、转弯和上下坡。随着特种机器人的智能性和对环境的适应性不断增强，其在军事、防暴、消防、采掘、建筑、交通运输、安防监测、空间探索、防爆、管道建设等众多领域都具有十分广阔的应用前景。