我國機器人現狀與思考課件

1、 劉進長 2013年12月8日抓住時機 促成飛躍我國機器人現狀與思考匯報提綱一、我國“十二五”機器人布局和進展二、美國機器人發(fā)展路線圖三、我國產業(yè)比較優(yōu)勢的變化四、抓住時機 促成飛躍一、我國“十二五”機器人布局和進展“十二五”先進制造領域整體布局3+2個專項智能制造、綠色制造、服務機器人+數控一代、制造業(yè)信息化5個主題重大裝備與工藝、系統(tǒng)控制、制造服務、微機電系統(tǒng)、智能機器人“十二五”機器人部署情況一、工業(yè)機器人 工業(yè)機器人重大項目 經濟性工業(yè)機器人 工業(yè)機器人設計“十二五”機器人課題部署情況二、特種機器人1、特殊環(huán)境機器人2、四足機器人3、醫(yī)療機器人4、危險環(huán)境機器人（消防、煤礦、地震、電力

2、、農業(yè))5、模塊化機器人主要成果 四足機器人測評 2013年1月15-16日 北京鳳凰嶺 驗收指標測試蹲起單足離地直線60米跑坡道行走續(xù)航能力測試擇優(yōu)指標測試礫石路面行走跑步機行走9有差距BigDog四足機器人AlphaDog四足機器人有進步波士頓動力公司成立于2005年，其大狗團隊主要研發(fā)人員已經連續(xù)研究了20余年，本項目自立項起僅兩年時間，已取得的成果令人振奮。仿人機器人綜合技術進入世界前列的水平“蛟龍”號7000米級海試成功打破世界紀錄近期探測到的生物我國自主工業(yè)機器人走進生產第一線工業(yè)機器人批量應用于汽車焊接、搬運Manufacture tech.Micro systems微納結構設計

3、與制造微傳感器與微系統(tǒng)醫(yī)療許可證，10萬支臨床應用，并且出口.智能藥丸開始批量應用血糖芯片家庭服務機器人有望進去千家萬戶南極科考二、美國機器人發(fā)展路線圖 美國：制造業(yè)占了14%的GDP以及11%就業(yè)人口，接近70%的凈出口和制造業(yè)有關，重建制造業(yè)十分重要。 2011年：美國制造業(yè)用機器人銷售增長了44%，美國生產系統(tǒng)復蘇的一個明顯原因。 聯邦政府： “高端制造合作伙伴”(AMP)計劃、 “國家制造業(yè)創(chuàng)新網絡”(NNMI)計劃。 完美構建一個全新的、以機器人為主體的自動化制造體系工作重點美國未來十五年制造業(yè)機器人研究路線強適應性和可重構的裝配線自主導航綠色制造仿人靈巧操作供應鏈的集成與設計建模納

4、米制造在非結構化環(huán)境下的感知服務機器人與人共事的本質安全性教育訓練強適應性和可重構的裝配線在現有的工業(yè)機器人、制造工具、附屬材料處理設備等條件下，完成新產品的構建、設置等工作的情況：5年：10年：15年：24小時內完成，并獲得新產品制造能力。一個工作日（8小時）內完成，獲得新產品制造的能力。1小時內完成，獲得新產品制造的能力。自主導航自主導航技術的發(fā)展路線：5年:照明和路標的城鎮(zhèn)道路，安全暢行；通過導航順利穿過礦區(qū)或者建筑工地；實現倒車入庫、緊急情況下剎車等功能。10年:城鎮(zhèn)或者土路，具備一些越野能力；應付突發(fā)情況（拋錨或者其他故障）；牽引故障車輛。15年:在人駕駛的任何環(huán)境中行駛；更安全；自

5、主學習，獲得未知環(huán)境下駕駛經驗。綠色制造5年10年15年制造工藝回收原材料實現原有設備再利用占2010年總能源10%25%75%50%75%90%90%50%10%強調：整個生產過程的、使用過的所有部件和子系統(tǒng)的回收再利用，如新推出的3D打印技術仿人靈巧操作低復雜度機械手，少數獨立關節(jié)，整只手可以完整可靠地抓取操作。中復雜度機械手，10個及以上獨立關節(jié)，整只手抓取，并具有一定的靈活性。高復雜度機械手，觸覺感知和動態(tài)性能，整只手握取，靈巧操作物體。5年：10年：15年：預想：機器人機械臂和機械手最終將 超過人類手的能力.供應鏈的集成與設計建模5年：10年：安全可靠，驗證分立元件制造和裝配設計的正

6、確性，保證設施構建零錯誤。驗證整個生產供應鏈設計的正確性，包括不同的時間段和生產線，保證供應鏈設計零缺陷。15年：微米級和納米級技術上，運用新的制造工藝，安全可靠地設計驗證所有生產線。納米制造5年：10年：15年：研發(fā)并行裝配技術，結合自裝配和生物學修復理論，發(fā)展生物器官材料制造的新方法。CMOS時代革命，有望產生分子電子工業(yè)（molecular electronics）和器官計算機（organic computers）。納米制造，實現納米機器人給藥、治療和診斷。傳統(tǒng)制造模式將可能被新的制造方式替代在非結構化環(huán)境下的感知服務5年：10年：15年：3維感知獲取。非結構環(huán)境中，自動化設備可以自動感

7、知獲取任務產品，進行加工處理。為小型的自動化設備提供感知服務。實現一種設備對應一個任務的自動化操作提供感知服務，如個性化家具、宇宙探索航天器等等。首要問題：解決自動化設備對環(huán)境的感知判斷機器人與人共事的本質安全性機器人將實現大眾化5年：10年：15年：車間里固定或移動的機器人，配置易于編程的、可自動調節(jié)至安全速度的柔性監(jiān)護系統(tǒng)。保持一致性操作，機器人或自動化系統(tǒng)自動檢測突發(fā)意外，并作出相應處理。在非結構環(huán)境中，識別人類和其他機器人，并一起工作。教育訓練美國培養(yǎng)機器人與相關技術方面人才的計劃路線：5年：10年：15年：中學為學生提供機器人課外活動，其包括各種報告和定期的競賽。每一個4年制的大學和

8、學院都要在機器人技術方面擴大招生，增加學士學位、碩士學位和博士學位。機器人相關方向，國內畢業(yè)生總數達到2008年的兩倍；ABET認證的機器人學科項目，10個學士學位和10個博士學位。是產品設計的一項關鍵內容，用以確保自動化需求的順利實現，并將先進的生產技術傳遞給企業(yè)。5年：10年：15年：設置繼續(xù)教育和訓練課程，講述怎樣對生產和自動化進行設計。自動化設計理念并入學位課程，大學中設立工程學位；在一些研究型大學中考慮設立自動化設計專業(yè)。在勞動者中普遍傳播，根據不同的自動化和學位需求，提供繼續(xù)教育和訓練課程，確保為社會培訓出新一代的勞動力。自動化設計BAXTER智能工業(yè)機器人三、我國產業(yè)比較優(yōu)勢的變

9、化比較優(yōu)勢是指如果一個國家在本國生產該產品的機會成本低于其他國家生產該產品的成本，則這個國家在生產該產品上有比較優(yōu)勢，反之則成為比較劣勢。靜態(tài)優(yōu)勢：某一時間點的比較優(yōu)勢動態(tài)優(yōu)勢：一個時間序列上的比較優(yōu)勢靜態(tài)比較比較對象：第一類是發(fā)達國家；第二類是新興國家，主要是金磚國家：巴西、俄羅斯、印度、南非；第三類是發(fā)展中國家。第一：我國在資源密集的初級產品上嚴重缺乏比較優(yōu)勢 在農業(yè)方面：從土地和環(huán)境上我國都沒有優(yōu)勢。美國和巴西土地資源豐富，東南亞氣候適宜，農產品優(yōu)勢明顯，巴西在大部分農產品上有優(yōu)勢，美國在糧食、水果蔬菜、肉類都有明顯優(yōu)勢，越南印度在糧食生產上有優(yōu)勢。 在礦產上：巴西、南非有明顯優(yōu)勢；在石

10、油上：俄羅斯有優(yōu)勢；我國在這些方面有比較劣勢，日韓更劣勢。第二 勞動密集型產業(yè)是我國比較優(yōu)勢最強的產業(yè)我國在箱包、鞋類、服裝類有明顯比較優(yōu)勢，但在紡織纖維、皮革制造、造紙等方面沒有比較優(yōu)勢。 越南、印度、印尼在紡織服裝、箱包方面有優(yōu)勢，但南非、巴西、墨西哥有比較劣勢。所以我們在勞動密集型產業(yè)不僅對發(fā)達國家對發(fā)展中國家也有優(yōu)勢。第三：我國在資本密集型產業(yè)中有比較劣勢資本密集型產業(yè)主要包括精細化工、冶金、汽車等產業(yè)。2011年我國僅在橡膠制品方面有一定比較優(yōu)勢，在冶金方面缺乏比較優(yōu)勢，在精細化工和汽車方面比較劣勢。在這方面有比較優(yōu)勢的有兩類：資金實力國家：美歐日韓；另一類：上游資源比較優(yōu)勢國家：巴

11、西、南非、俄羅斯等第四：技術密集型產業(yè)中我國比較優(yōu)勢在不同類別中差異明顯。技術密集型產品包括：化工產品、辦公設備、電信設備等。我國在辦公機械和電信設備方面有優(yōu)勢，但在化學產品方面有優(yōu)勢。第五：我國知識密集型產業(yè)大部分缺乏比較優(yōu)勢 知識密集型產品主要包括各類機械產品、儀器、攝影器材、初級塑料等。動態(tài)比較優(yōu)勢變化第一：我國在資源密集型產業(yè)上比較劣勢擴大第二：我國勞動密集型產業(yè)優(yōu)勢程度已經開始下降。 其中包括箱包、服裝、鞋類這幾類目前我國比較優(yōu)勢最大的行業(yè)，也有另一些產業(yè)，如家具、紡織紗線比較優(yōu)勢有所增加。第三：我國資本密集型產業(yè)整體上劣勢程度縮小 2001年2011年我國在橡膠制品產業(yè)上由比較劣勢

12、轉為比較優(yōu)勢。鋼鐵產業(yè)在2007年 前由比較劣勢變?yōu)楸容^優(yōu)勢，2009年又變?yōu)楸容^劣勢。第四：技術密集型產業(yè)比較劣勢縮小，優(yōu)勢增加第五： 知識密集型產業(yè)劣勢程度迅速縮小 機械設備、儀器設備、其他運輸設備三個產業(yè)已經轉為比較優(yōu)勢。產生變化的原因一、我國人力資本優(yōu)勢明顯 理工大學人數已經超過美國二、資金優(yōu)勢明顯 經濟快速發(fā)展和高儲蓄三、產業(yè)發(fā)展經驗優(yōu)勢明顯 目前，我國是全球最重要的制造基地，我國已經具備了相關經驗。四、抓住機遇 促成飛躍 中國人口老齡化發(fā)展趨勢預測研究報告指出：中國于1999年進入老齡社會，是較早進入老齡社會的發(fā)展中國家之一。從2001年到2020年中國將平均每年新增596萬老年人

13、口，到2020年，老年人口將達到2.48億，老齡化水平將達到17.17%，其中，80歲及以上老年人口將達3067萬人。從2021年到2050年中國老年人口數量平均每年增加620萬人，到2050年，老年人口總量將超過4億，其中，80歲及以上老年人口將達9448萬，占老年人口的21.78%。 巨大的需求(人口老齡化）巨大的需求(勞動力成本上升）美國波士頓咨詢集團（BCG）指出：中國工廠工人成本2000年時只有美國的3%，2010年提高至9%，2015年將會達到17%。而到2016年，美國與中國的單位勞動成本之差將收窄至7美分每小時，再考慮其他因素：美元對人民幣升值（BCG預計年增長4%）、運費、稅

14、金及美國制造業(yè)生產效率的提高等因素，5年內“中國制造”優(yōu)勢將不復存在。 快速增長的我國勞動力成本國家年度2000年2008年2012年2022年美國2837美元3325美元3600美元4388美元日本2711美元2847美元3000美元3657美元韓國1386美元2469美元-中國大陸88美元290美元559美元3371美元巨大的需求(機器人成本下降）目前工業(yè)機器人的性能在不斷提高，機器人在精度和質量方面的優(yōu)勢日益明顯，同時機器人的成本卻在以每年大約4%下降，這也為機器人從陽春白雪到下里巴人提供的機會。165kg的工業(yè)機器人2010年成本是29萬，到2013年已經下降到了24萬。目前SCARA

15、機器人價格是6萬，到2022年預計為4.2萬，投資匯報只需2.5個月。 難得的機遇 井噴式發(fā)展的中國工業(yè)機器人市場 我國工業(yè)機器人市場從2004年開始加速，年均增長率高達40%，成為全球機器人市場增長最快的國家。根據國際機器人聯合會的統(tǒng)計，2011年，中國工業(yè)機器人新安裝22577臺，僅位列日本和韓國之后，排在第三位，比2010年增加了51%。在2006年到2011年間，我國工業(yè)機器人年安裝量翻了4倍，在世界工業(yè)機器人50年的發(fā)展史中，沒有哪一個國家工業(yè)機器人安裝量增長如此之快。預計2012年新安裝量達28000臺。2015年中國將成為全球最大工業(yè)機器人產銷國。 難得的窗口期我們有很多的優(yōu)勢，只要發(fā)揮這些優(yōu)勢，就能不斷擴大我們的市場份額。有良好的技術基礎 從目前情況看，我國機器人產業(yè)盡管規(guī)模還比較小，但經過幾十年的發(fā)展，從設計、材料、制造和應用都積累了相當的經驗，對國產機器人存在的問題和不足非常清楚，只要我們揚長避短，發(fā)揮成本、服務等方面的優(yōu)勢，就能占得先機。有大批人才隊伍 經過幾十年的發(fā)展我們已經培養(yǎng)了大批人才，其中包括研究和應用方面的人才，