世界机器人技术发展研究

李耀贵，刘 睿

(广东理工学院 广东肇庆526100)

随着新一轮科技革命与产业变革的到来，人工智能、物联网、云计算等一批前沿技术成为引领未来全球产业、经济和社会发展的重要战略领域，是当前各国科技博弈的主战场。机器人作为工业发展的主流趋势，在21 世纪以后逐步与信息技术融合，向智能化延伸，俨然成为世界科技发展的新焦点。鉴于这一领域发展的重要意义，世界各国纷纷将机器人产业发展提升至国家战略层面[1]。我国作为发展中国家，全球制造大国，步入新世纪以来，先后制定了“中国制造2025”[2]、“人工智能三年国家战略”[3]等一系列产业、技术发展计划。

基于以上背景，本文以4 次产业、技术变革为时间节点，针对全球机器人领域论文、专利利用定量分析法分析当前全球机器人产业发展状况，继而探讨我国机器产业发展中的不足与应对方案，以期为我国机器人产业发展提供支持。

1 全球机器人发展现状

全球机器人进入高速发展时期，我国机器人领域相关研究领先于日、德、韩等科技先进国家，并与美国形成抗衡态势。

通过对Web of Science 和DII 数据库的国际论文和专利进行检索和分析，发现国际机器人技术研发呈现出如下态势：机器人研究主要发展于20 世纪70 年代初，随着全球工业化进程加快，世界机器人迎来一次发展高峰。主要特征表现为机器人相关学术研究快速激增(论文由百篇时代激增至千余篇，专利逐渐递增，年增长率为16%)。以国别对机器人研究成果展开统计发现，美国、日本、德国作为科技、工业发达国家，在该领域发展保持领先势头，其中，美、日机器人发展主要侧重专利技术，且牢牢把握世界一流水平，德国相对侧重理论研究。另一方面，韩国作为后起国家，在机器人领域发展上也有较大突破，并在2008 年后，进入高速发展期，专利技术及理论研究快速提升，有赶超德国的趋势。我国在机器人领域相关发展也呈现出较大突破，2000 年后进入快速增长模式，技术研发也持续加速，当年研究论文增幅163%，年均增幅在30%以上，就理论研究方面与美国形成抗衡态势[4]。

2 我国机器人发展相关问题

目前，从机器人研究现状方面我国已形成世界领先优势，然而从全球研究成果质量以及机器人产业实际情况来看仍不容乐观。

2.1 研究成果质量不高，学术影响力不足

论文、专利引用度能切实反映研究成果质量。通过对论文引用进行分析发现，美国作为机器人技术、产业先进国，其优势较为明显，论文数量和质量远超其他国家。到2015 年，美国发表的5 000 余篇相关论文被引频次总计达到15 374 次，篇均被引频次约15.56 次；其次为德国，2 927 论文被引频次总计达到7 441 次，篇均被引频次约9.19 次；第三为日本，3 100 篇论文被引频次总计达到23 255 次，篇均被引频次约7.41 次。而我国作为论文数仅低于美国的机器人大国，4 077 篇论文被引频次总计达仅为20 525 次，篇均被引频次约4.91 次。

2.2 国产品牌竞争力薄弱，市场份额占有率不足

作为制造业大国，我国是世界上最大的机器人市场，占全球市场份额的36%，销量超过了欧洲和美洲的总和，然而当前国内机器人市场90%以上份额为国外品牌。根据IFR 世界工业机器人密度相关报告显示，2015 年，全球平均机器人密度为66 台/万人，其中欧洲平均的工业机器人密度为99 台/万人，美洲为84 台/万人，亚洲为63 台/万人。我国作为工业机器人密度全球增速最快的国家，2016 年工业机器人密度仅为68 台/万人，全球排名第23 名(图1)。

图1 世界工业机器人密度走势Fig.1 Trend of industrial robot density in the world

2.3 源技术研发能力薄弱，核心技术受制于人

随着四次产业技术变革，机器人市场向柔性机器人、服务型机器人扩展，而以上转变也使得机器人研发形成全新的格局。结合国际数据来看，目前在柔性机器人、智能机器人领域(图2)，美国再次抢占世界领先优势；欧盟作为科技发达地区也在新生代机器人研发领域取得较大优势，日本作为科技发达国家仅次于美、欧；我国相对滞后，与韩国、加拿大形成这一领域研究的第三梯队国。此外，在研发趋势下，核心技术研发机构也成此类机器人发展的关键要素。据统计发现，目前在智能、柔性机器人研究方面，美国哈佛大学、麻省理工大学等研究类机构，已经形成国家技术垄断，而我国在研发机构上明显弱于欧美。

图2 智能、柔性机器人研发及研发机构现状Fig.2 Research and development of intelligent and flexible robots

3 建议及启示

机器人是一门多学科交叉的技术，涉及到机械设计、计算机、传感器、自动控制、人机交互、仿生学等多个学科。因此，该领域的发展不仅仅是单一学科的促进，其发展水平也不仅仅代表某一产业的发展，而是关乎国家经济、科学、技术整体状况，是影响全球的一个重要尺度、标杆。就我国而言，在改革开放以来，经历了多年的人口“红利”作用，已逐渐由劳动密集型国家向产业密集型国家转变。然而近年来，随着中美博弈的外部环境以及国内老龄化趋势、社会经济阶段发展转变等内部因素变化，特别是在“新型冠状病毒”后疫情时期，工业机器人的普及推广更成为实现国家经济平稳增长、技术突破的重要路径。因此，深度了解当前机器人领域国际发展态势，合理定位国家水平，明晰自身薄弱环节，对精准定位国家发展，保持科学规划前瞻性有着重要的意义。本文结合当前学术发展分析以及国内市场现状，对即将到来的“十四五”时期机器人发展提出以下几点建议：

3.1 力争战略产业链上游技术全球领先

机器人作为典型战略产业代表，具有产业类目庞杂，技术研发投资大、周期长，技术壁垒高，利润薄弱等特征，但就产业重要性而言，机器人作为世界前沿技术发展不可或缺的构成，其战略价值远高于经济价值。基于当前世界机器人上游产业发展的成功经验及科研现状，建议：首先，构建企业为主面向高附加值战略产业上游关键技术的研发体系，充分发挥企业在市场中的竞争优势，构建产业技术研发体系，减少政府过度干预，对战略产业链上游关键产品、技术集中研发。其次，加强重点产业政策扶持的连续及连贯性，对于周期长、壁垒高、利益薄弱的技术，完善政策链，加大政策扶持的力度及周期，避免由于短期利益薄弱导致发展中断。最后，合理布局产业链，保持全产业基本配置。坚持前瞻性发展原则，在重视战略产业上游关键技术、产品发展的同时保持产业配套基础，全产业链生产的基本能力。

3.2 以前瞻性布局促进机器人发展体系形成

自21 世纪后，机器人逐渐呈现高速、广域的发展趋势，且随着经济全球化进程的不断深入，机器人应用已成为趋势化演进。按照这一趋势以及时代发展规律，机器人产业在未来工业应用中应科学布局，围绕这一目标：首先，国家层面应充分调研各行业发展状况，结合国家长短期目标，形成严谨、科学的机器人发展规划；第二，市场管理单位作为机器人发展的主要力量，在配合国家战略的同时应充分运用自身经验，依托专业人才形成广泛的科学谏言，促进国家战略制定的前瞻性、可实践性；第三，主要技术研发单位，作为机器人研发的实际推进单位，应从全局重视科研工作的开展，在积极实现创新发展的同时，重视基础研究的重要作用，解决短板。至此，由政府到市场再到研究单位形成我国机器人研发促进体系，全面推动国家战略产业的发展。

3.3 加速机器人技术商业化、产业化

科技的发展是为了更好地服务于社会，促进国家经济繁荣富强，民间企业、科研机构的参与，不仅可有效促进机器人发展，同时能保障其发展方向及内容服务的正确性。当前我国涉及机器人制造生产企业不在少数，且在国际行业中也有较多先进企业，但在国内生产企业总数占比仍然较少，因此政府及相关社会联盟等应积极倡导民营企业参与：第一，政府应加强相关企业参与机器人研究的政策优惠，通过减税、优惠等一些列政策降低企业参与成本，提升企业积极性；第二企业应进一步加强核心技术自主研发，在政策优惠支持下，形成人才、资金、技术促进方案，提升企业竞争力；第三，形成产业技术联盟。政府牵头形成行业协会、产业平台，构建制造业企业、科研单位、销售商等跨行业联合体，简化服务手续，提升工作能效，加速研究成果产业化、商业化。

3.4 加速机器人产业配套设施及相关政策建设

通过全球机器人发展状况分析可以发现，具备一定科技及经济实力的国家已较早布局机器人领域，只通过单一的某一产业的推进，无法快速有效地实现高速发展，机器人产业、技术发展必须形成规模化、体系化，这就需要加速配套设施及相关政策建设，辅助机器人技术、产业发展。我国应通过官方研发体系以及民间参与行为，积极扩大产业链间供应关系，强化产业链供应过程中的“主导权”“否决权”，积极推动相关优势(上游核心技术)产业的中下游分包体系，提升产业发展效益。根据国家贸易往来及贸易类目，建立贸易合作伙伴战略合作体系，建设大战略意义下的高技术产业关键材料、设备、工艺的合作类目，最终加强机器人在社会、经济、产业多领域的综合性推广，提升新时期机器人发展的动力。■