二、国内外发展比较与趋势
(一)国内外发展比较
1. 工业机器人
中国已经成为全球第一大工业机器人市场,但是从国内外产品的产业结构、应用领域、应用行业、应用类型等方面细致比较,当前国内外的机器人产品存在显著差异,国外机器人在高端应用领域占据着绝对优势。在核心零部件生产方面,目前全球机器人行业,75% 的精密减速机被日本的 Nabtesco 和 Harmonic Drive 两家公司垄断;而交流伺服电机及控制器基本被日本、德国、美国垄断,我国机器人关键部件不具备竞争力。 从机器人使用密度上来看,我国目前工业机器人使用密度仍然远远低于全球平均水平,离日本、韩国、德国等发达国家更是有很大差距。
2. 特种机器人
旋翼飞行机器人(无人机)作为一种具有代表性的特种机器,一直备受关注。在民用领域,与美国相比中国的无人机企业数多于美国,中国无人机企业以研发制造为主,而美国无人机企业主要进行创新服务;在军用领域,欧美无人机系统及技术的研究具有代表性。2016 年国家地区或军方新发布的四个具有代表性的无人机发展战略或路线图分别为:丹麦的国家无人机发展战略、欧洲通用无人机项目——“欧洲中空长航时无人机系统”(MALE RPAS)项目定义研究、美国空军《小型无人机系统飞行计划:2016 — 2036 年》以及美国海军无人系统路线图。
水下机器人方面,据不完全统计,到 2009 年年底,大约有 461 个型号近 6000 台遥控水下机器人在运行,全球有超过 300 家专业从事遥控水下机器人研制、生产和售后服务的企业。我国在 6000 米无缆自治机器人、7000 米载人深潜器水下机器人研究方面比肩美国、日本、法国等国家,达到国际领先水平;我国水下滑翔机创造的 91 天续航时间和 1884 千米续航距离,使我国成为继美国之后第二个具有跨季度的自主移动海洋观测能力的国家。
3. 服务机器人
在康复机器人方面,国际上具有代表性的研究机构及成果包括法国 KINETEC 公司推出的 Maestra 便携式手指康复机器人、冰岛的 Ossur 公司研发的多种假肢、比利时布鲁塞尔大学的踝关节假肢 AMP-Foot、英国的 i-Limb 灵巧手、日本 Nabco 公司的 NI-C411 假肢腿、意大利巴勒莫大学的 SmartLeg 智能假肢腿等。在家政服务机器人方面,美国虽然对服务机器人的研究投入没有日本多,但产业化和公司运作做得很成功,在产品定位与开拓方面做得比日本和韩国出色,培育了像 iRrobot 和 WOWWEE 这些专门做机器人的公司。而日本 NEC 公司开发的伴侣机器人 PaPeRo、ZMP 公司设计生产的 Nuvo 管家机器人、日本 NEC 公司开发了伴侣机器人 PaPeRo 都具有代表性。
中国服务机器人市场规模不断扩大,服务机器人相关专利申请数量持续高速增长,但个人 / 家庭类相关专利较少。我国目前在服务机器人领域的相关技术还有待成熟,在关键零部件和机器单体方面和国外还存在较大差距。虽然在服务机器人领域的研究我国起步晚,但是在 2015 年提出的《中国制造 2025》规划纲要中,已经明确将服务机器人列为十大重点发展领域之一。
(二)智能机器人发展趋势
1. 传感技术发展迅速
作为机器人基础的传感技术有了新的发展,各种新型传感器不断出现,例如:超声波触觉传感器、静电电容式距离传感器、基于光纤陀螺惯性测量的三维运动传感器,以及具有工件检测、识别和定位功能的视觉系统等。多传感器集成与融合技术在智能机器人上获得应用。单一传感信号难以保证输入信息的准确性和可靠性,不能满足智能机器人系统获取全面、准确环境信息以提升决策能力的要求。采用多传感器集成和融合技术,可利用传感信息,获得对环境的正确理解,使机器人系统具有容错性,保证系统信息处理的快速性和正确性。
2. 运用模块化设计技术
智能机器人和高级工业机器人的结构要力求简单紧凑,其高性能部件,甚至全部机构的设计已向模块化方向发展;其驱动采用交流伺服电机,向小型和高输出方向发展;其控制装置向小型化和智能化发展,采用高速CPU和32 位芯片、多处理器和多功能操作系统, 提高机器人的实时和快速响应能力。机器人软件的模块化简化了编程,发展了离线编程技术,提高了机器人控制系统的适应性。
在生产工程系统中应用机器人,使自动化发展为综合柔性自动化,实现生产过程的智能化和机器人化。近年来,机器人生产工程系统获得不断发展。汽车工业、工程机械、建筑、电子和电机工业以及家电行业在开发新产品时,引入高级机器人技术,采用柔性自动化和智能化设备,改造原有生产手段,使机器人及其生产系统的发展呈上升趋势。
3. 微型机器人开发有突破
微型机器和微型机器人为 21 世纪的尖端技术之一。