作者简介

孙怀义，男，高级工程师，重庆市科学技术研究院信息与自动化技术研究中心副主任，主要研究方向为安全控制、机器人技术。

1　引言

人类从诞生之初就一直致力于将自己从繁杂的劳动中解脱出来，从生产工具的技术更新历史就能说明这一点，从石器到木器到铁器，不仅仅是生产工具的更新，更是生产技术的革命。最早的生产工具革新，更加注重的是劳动工具的耐久性和劳动效率，始终无法彻底摆脱由人操作的桎梏，毫无疑问的是，人类终极梦想就是能够制造一种生产工具，完全替代人的工作，完全摆脱人的操控，将人从繁重的生产或者危险的生产环境中解放出来，这正是机器人诞生的历史使命。

什么是机器人？简单的说就是能像人一样完成一种或多种人类行为的机器。它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物，在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。

一般来说，人们都可以接受这种说法：即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：一种可编程和多功能的操作机，或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。国家标准GB/T12643—90将工业机器人定义为：工业机器人是一种能自动定位控制，可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机，能拌匀材料、零件或操持工具，用以完成各种作业。

既然机器人是能像人一样完成一种或多种人类行为的机器，那么，首先机器人必须像人一样，能够听到、闻到、看到所需要的信息，即必须具有相应的传感检测装置。作为检测装置的核心，传感器主要有两类：一类是内部信息传感器，用于检测机器人各部分的内部状况，如各关节的位置、速度、加速度等，并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器，形成闭环控制。一类是外部信息传感器，用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息，以使机器人的动作能适应外界情况的变化，使之达到更高层次的自动化，甚至使机器人具有某种“感觉”，向智能化发展，例如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息，利用这些信息构成一个大的反馈回路，从而将大大提高机器人的工作精度。其次机器人必须像人一样，能够操作工具，完成预定的动作，即必须具备相应的操作装置，通常称之为机械手，需要移动的机器人还必须配备移动装置。完成操作功能（包括移动功能）的核心是电机，事实上包括两大部分：驱动装置和执行机构。机器人要像人一样完成复杂的动作，就必须具备像人的大脑一样的装置，即为机器人的大脑—控制系统，控制系统根据传感检测装置获取的信息，通过一定的规约作出决策，发布指令，指挥驱动装置和执行机构完成具体的操作。当然，像人的血管和神经系统一样，机器人的信息传输系统也是机器人不可或缺的组成部分之一。

机器人分类国际上没有制定统一的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和服务机器人。

随着人类在控制技术、驱动技术、执行技术、检测技术、传输技术等领域的发展和深入研究，机器人技术日趋成熟，大面积使用机器人代替人类完成繁重、危险等工作已经成为可能，机器人产业高速发展的时机已经来临。

2　重庆机器人产业发展的基础

随着科学技术的飞速发展，机器人产业迎来了高速发展的良好机遇，而重庆作为中国的老工业基地，在发展机器人产业方面具有得天独厚的先天条件，同时有关大专院校、科研单位多年来在机器人领域成果累累，为重庆的机器人产业发展奠定了坚实的基础。

2.1　领导高度重视

重庆市机器人产业的发展得到市领导的高度重视。重庆市市长黄奇帆在某次会议上强调，“重庆市政府高度重视机器人产业的发展，希望能在重庆形成包括研发、核心零部件制造、总装、结算在内的全产业链的机器人产业。对来渝发展机器人产业的相关企业，市政府将提供完善的政策环境和硬件环境”。

2013年初重庆市长黄奇帆主持召开市政府常务会议，审议通过了《重庆市经济和信息化委员会关于加快机器人产业发展情况的报告》。《报告》对我市发展机器人产业的基础环境进行了分析，认为重庆汽车、电子产业均具有较强基础，而这两个产业恰恰是工业机器人运用最为广泛的行业，重庆完全有可能打造千亿级的工业机器人产业基地，加上服务机器人市场需求，机器人产业规模将能够达到1500亿元。并且，重庆在相关技术和产业发展方面已有一定的基础。黄奇帆说，加快发展机器人产业，是一项带有战略性、导向性的发展战略，顺应了全球新兴产业发展趋势。机器人产业目前规模还不算大，但发展势头强劲，前景广阔。重庆有雄厚的装备工业基础，近些年来，重庆汽车、电子产业迅猛发展，再加上目前世界上知名的机器人公司如KUKA、ABB等都在重庆设有办事处，这都为重庆发展机器人产业打下了良好的基础。重庆的奋斗目标是成为国内重要的机器人生产基地。

在重庆直辖16周年、两江新区成立三周年之际，5家机器人重点企业携手中科院重庆绿色智能研究院，与两江新区签订正式投资协议，这标志着重庆两江机器人产业园正式扬帆启航。市领导黄奇帆、凌月明出席签约仪式。

根据重庆市委、市政府提出的加快培育发展重庆机器人产业的战略目标，两江新区在水土高新园规划了占地2平方公里的机器人产业园。园区目标是到2015年，集聚30家以上企业，形成4万台工业机器人整机及关键零部件、年产值200亿元的生产能力；到2020年，集聚200家以上企业，形成10万台工业机器人、100万台服务机器人、1000台特种机器人的年产能，实现年产值500亿元。已经签约的5家机器人重点企业分别为华创机器人制造公司、华巍中兴电气公司、嘉腾电子公司、海浦洛自动化科技公司、聚研公司，项目计划在未来5年完成总投资近36亿元，实现总产出200亿元。

2014年，长泰智能机器人制造产业园项目投资签约仪式在重庆双桥举行。重庆市市委常委、市人民政府常务副市长翁杰明、中共大足区委书记江涛、双桥经开区党工委副书记王守华等领导出席本次活动。该项目由中轻集团下属长泰机器人有限公司和重庆机电集团共同投资建设，总投资约1亿人民币，占地200亩，主要建设10000台工业及服务机器人生产基地和研发中心，建成后年产值可达20亿人民币。

从发表讲话到亲自出席有关仪式，充分体现了重庆市领导对机器人产业的重视和关注。

2.2　政策强力支持

重庆市政府2013年11月发布了《重庆市人民政府关于推进机器人产业发展的指导意见》(渝府发〔2013〕74号)；设立重庆市机器人产业发展专项资金，支持机器人产品的示范应用及产业化；加快编制并启动重庆市工业企业自动化改造计划，对本地产首台（套）产品的示范应用和工业企业采购本地产工业机器人给予财税政策支持；支持整机与零部件研发，推动应用系统开发，重点支持“工业焊接机器人产业科技支持示范工程”和“重庆机器人产业技术创新与服务平台能力建设科技支撑示范工程”；对工业机器人产品和公共研发平台建设予以支持；适时启动其他机器人研发专项。对入驻机器人产业基地的机器人生产企业，租用标准厂房的，给予一定比例的租金补贴。

这些政策的出台，为机器人产业在重庆的发展提供了强力政策支撑和保障。

2.3　较强的科研基础

2013年初，重庆市机器人与智能装备产业发展联盟正式揭牌成立。该联盟已聚集了53家成员单位，此外，联盟还聘请了国家863计划机器人主题专家组专家、上海交通大学教授刘成良和北京航空航天大学教授陶永担任高级顾问。联盟秘书长认为：过去重庆市机器人产业面临着产学研脱节，各大企业、科研机构“各自为战”的状况。作为一个非盈利性组织，联盟将通过整合机器人与智能装备产业领域的相关资源，为政府、科研机构和企业提供产业发展规划咨询、产业转化洽谈、项目申报、金融等各项服务，加速促进重庆机器人产业发展。

重庆机电控股联合中轻集团下属企业长泰机器人有限公司共同投资的机器人项目，早已在双桥破土动工，“重庆造”机器人将在重庆亮相。中轻集团长泰机器人有限公司服务用机器人样机已经生产出来了， 该公司的服务用机器人由中国科技大学研发，可用于养老助残、除险排爆、以及军用。这款机器人是全球第一款具有学习功能的服务用机器人。它可以阅读家用电器的说明书，然后操作各种家用电器。

由重庆大学、重庆工学院耗费十年时间联合研发的仿人智能控制与双摆杂技机器人成功完成样机制造。这个机器人高1.6米，展开后宽1.5米。机器人的杆臂可以做弯曲、旋转、折叠等多种复杂动作。仿人智能控制与双摆杂技机器人诞生是世界机器人自动化的一个里程碑，以前的机器人往往行动缓慢、不能像人一样做复杂动作，而仿人智能控制与双摆杂技机器人技术的出现，则对高性能机器人提供了理论上的支持。

重庆邮电大学成功研发出多种机器人，如灭火机器人、医疗服务机器人、老鼠机器人、双足竞步机器人、跳舞机器人等。其中医疗服务机器人（智能轮椅）已经进入试产阶段。

重庆信息与自动化技术研究中心成立于2009年，隶属于重庆市科学技术研究院，是其重点建设、发展的研发中心之一。中心在汽车电子及控制系统方向成功研发的具有自主巡航与驾驶功能的智能小车（机器人）已经提供给多家单位作为开展智能交通的研发平台。

重庆工业自动化仪表研究所成立于1966年，原隶属国家机械工业部，1999年随全国科技体制改革属地化后隶属重庆市科委，重点研究开发自动生产线操作机器人（包括焊接机器人、操作机器人、安装机器人等），配合自动化控制系统集成，形成工厂流水线自动化生产。

重庆市机电设计研究院创建于1959年，是重庆市属综合开发应用型科研院所，自主设计研制的新型铸造生产线搬运机器人成功下线，已在重庆方汀机械制造有限责任公司安装调试和试运行。该机器人采用轨道式输送方式，具有对大型箱工件起重、水平和垂直翻转、远距离定位与安放功能，能方便的对铸造型箱进行有效开合，并带动铸造行业实现全自动化，性能领先国内外同类设备，造价仅相当于类似设备的30%。若铸造工厂采用该设备，可降低综合成本5%左右，铸造产品合格率提高10%。

各大专院校、科研机构、企业集团研发团队针对机器人研发取得的一系列成果，为重庆市机器人产业的发展提供了较为必备的科研支撑和技术保障。

2.4　庞大的市场需求支撑

2013年10月底，重庆市政府发布了“关于推进机器人产业发展的指导意见”，拟定目标：到2015年，重庆市机器人产业销售收入达到300亿元人民币，机器人产业基地初具规模。到2020年，重庆市机器人产业销售收入达到1000亿元人民币，机器人产业成为新的支柱产业。机器人正成为重庆新一个投资热点，两年内，不仅将有重庆本土制造的焊接、搬运、压铸的工业机器人“上岗”，还将出现扫地、照顾老人的服务机器人。

资料表明，汽车工业和电子电器行业作为工业机器人使用量最大的两个行业，共占据了59%的市场份额。从工业机器人密度（每万名生产工人占有的机器人数量）分析，我国的汽车和电子市场工业机器人使用量远未饱和——日本和意大利分别达到1436台和1299台，德国为1130，而我国仅141台。目前，汽车和电子两个行业占重庆市工业总量的70%，巨大的市场容量，让重庆市具备了发展机器人产业的先天优势。预计未来重庆两大支柱产业工业机器人整机需求在4.5万台左右，市场规模将超过200亿元。同时，化工、装备制造、采矿等行业对数控机床和工业机器人组成的工业自动化生产线的需求也越来越高，从而带动工业机器人产业的发展。

重庆各大支柱产业庞大的工业生产线对机器人的需求，为重庆机器人产业发展提供了强力的市场支撑。

3　产业发展的瓶颈与困惑

3.1　产业化瓶颈

机器人产业发展，三个要素至关重要：一是市场需求规模、投资和利润回报；二是技术门槛、开发周期和人才聚集，三是大企业和小企业形成的产业链和生态环境。若三要素同时具备，机器人产业自然而然会蓬勃发展。但重庆面临的问题是，从事机器人研发生产的企业仍然太少，总共只有二三十家，并且技术力量还不雄厚；重庆市机器人的研发力量大多集中在高校和科研机构，企业的参与不多，不利于机器人产业的快速推进。因此如何促进产业化，是重庆发展机器人产业的首要瓶颈。

3.2　资金瓶颈

重庆的很多科研机构针对机器人的研究有很多好的创意，但缺乏资金，很难让这些创意走出实验室，变成产品。同时科研成果要想走向市场，必须有一个转化的过程，需要进行产业化研发，既需要大量的资金投入，还需要时间。对于科研机构来说，如果缺乏战略性投资，成果转化几乎难以实现。所以，科研机构必须“傍大款”，争取足够的资金支持，才能有效保障相关技术研发的持续性和可转化性。

对此，重庆成立了机器人产业联盟：一方面，让高校、科研机构与大企业对接，以大企业为主导来带动服务机器人市场的发展；另一方面，培育一些创新型企业，也许规模不大，但更易受到风险投资的青睐，实现成果孵化甚至上市。

3.3　成本瓶颈

重庆市机器人与智能装备产业发展联盟2013年出炉的重庆市机器人认知度和需求度调查，结果显示，在3200名受访者当中，98.4%的受访者认为急需机器人，对机器人表现出浓厚的兴趣。然而，要为机器人买单，大多数人开出的价格过低。94.9%的受访者能够接受的机器人最高单价不超过4000元，其中高达62.3%的人把单价开在了2000元及以下。

推广普及服务机器人，价格高仍是制约产业化推广的主要因素。如何降低机器人的成本，还有大量的研究工作有待开展。

4　重庆机器人产业发展思路建议

机器人广泛应用于工业、农业、军事等领域，甚至已经进入平常老百姓的日常生活当中。面临如此产业发展机遇，全国各地无不高度重视，针对如何推进机器人产业发展，各种政策不断出台，产业联盟如雨后春笋不断涌现。重庆作为我国重要的工业重镇，如何发展机器人产业，笔者结合自身的探索，提出如下几点浅见：

4.1　推势

机器人广泛应用在产业界已经人所共知，但从机器人的应用来说，服务机器人的产业潜力更大。我国已经逐步进入老龄化社会，用于健康保健和服务老人的健康服务机器人的产业前景十分广阔。但如何打开这个市场核心在于如何使更多的普通老百姓了解机器人、熟悉机器人，乐于使用机器人。

尽管现在对机器人的宣传已经很多，但远远不够，必须充分发挥电视、报纸、广播、网络等媒体，进一步加大对机器人的宣传，做一些机器人普及型专题，促使机器人变得家喻户晓人人皆知。若如此，则必然形成庞大的市场需求，从而能推动机器人产业的高速发展。

4.2　富基

重庆具备了一定的机器人产业发展基础，但还远远不够，任何产业的高速发展都离不开强大的技术研发团队支撑。重庆在机器人研究方面尽管取得了一些成果，但支撑产业还显得十分薄弱，因此必须进一步充实和丰富研发实力。

首先建议成立专业的机器人研发机构，从检测、传感、驱动、控制等方面展开全方位的研究，引进国内外先进技术和高层次研发团队，各大企业集团也应成立相应的研发队伍，从技术人才队伍方面建立厚实的人才基础。

同时加大对机器人技术研发的项目支持力度，设立机器人研发重大专项，从资金、项目、奖励、激励等方面扩大支持的强度，助推机器人相关的科技成果的数量和质量的递增。从而为机器人产业的发展提供足够的技术成果基础。

4.3　凝力

团结就是力量不仅仅是一句口号，在产业发展中，只有各方拧成一股绳，力往一处使，才能形成合力，才能使产业又好又快地发展，机器人产业也不例外。

重庆成立了机器人产业联盟就是凝力的一种具体措施。但联盟毕竟是一种松散的组织，各参与方涉及不同的利益诉求，在凝聚力方面还存在不足。建议成立专门的机器人产业集团，集融资、研发、生产、销售于一体，才能令行禁止形成合力，才能有利于推动重庆市机器人产业的发展。

4.4　出奇

虽然机器人产业已经迎来了高速发展的春天，但全国各省市自治区都十分重视机器人产业的发展，机器人产业联盟、机器人产业园此起彼伏不断涌现。市场再大也是有个量的局限，千百人同过独木桥必然形成拥堵、不畅。重庆发展机器人产业面临如此局面，就不能跟风，和其他地区一样大力发展工业机器人，必须考虑机器人产业中目前其他地区尚未给予高度重视的服务机器人作为重点和突破口。

以服务机器人作为重点有几大优势：首先服务机器人技术含量与工业机器人相比相对较低，研发资金投入和时间投入相对较短，有利于快速形成成果；其次重庆在健康服务机器人研发方面已经取得了一些成果，有利于快速产业化；再次其它地区对服务机器人的重视还不够，有利于抢先占领市场。当然，服务机器人的产业化还有如何降低成本的巨大瓶颈，还需要科研团队付出更大的努力。

5　结束语

机器人产业是新兴的高新技术产业，其发展是一个繁杂的系统工程。如何发展机器人产业，各省市均有专家做出了发展规划，在规划中分别都提出了非常好的观点和思路。重庆对机器人产业的发展也制定了非常有前瞻性的发展规划，笔者有幸参与了技术发展规划的制定，在制定规划的过程中反复思考，从产业发展的角度提出了自己的几点建议，抛砖引玉，仅供参考。

参考文献：

[1] 刘斌, 田培棠, 孙怀义, 等. 重庆市机器人产业的技术对策[Z].

[2] 新松. 从机器人到数字化工厂——机器人产业发展思考与展望. [EB/OL]. http://www.siasun.com/news/news20130929162151.html.

[3] 2011年中国工业机器人产业发展思考[EB/OL]. 企业报告网.

[4] 卢明月. 我国服务机器人产业发展战略思考[EB/OL]. 赛迪观察. http://www.ccidgroup.com/sdgc/5057.htm. 2013 - 12 -11.

[5] 刘进长. 时机促进飞跃，我国机器人产业发展的果敢思考[DB/OL]. 百度文库.

摘自《自动化博览》2015年11月增刊