中国的工业机器人发展到了哪一步?

2020 年 9 月 17 日

中国的工业机器人发展到了哪一步?

“工业机器人”,这个诞生于上世纪五十年代的概念发展至今已有 70 多年的历史了,从简单的抓取物体到能够独立成一条生产线,工业机器人行业也随着科技的发展不断升级。尤其是在人工智能技术不断普及的今天,作为制造大国的中国正在这一领域探索发掘新的可能性。

“工业机器人”这一概念的提出者名为:约翰·戴沃尔,在 1954 年他申请了“工业机器人”这一概念的专利。

1956 年,约翰·戴沃尔和约瑟夫·恩盖尔柏格基于戴沃尔的专利,合作建立了 Unimation 公司;到了 1959 年 Unimation 公司的第一台工业机器人在美国诞生,开创了机器人发展的新纪元。

彼时,二战的阴霾刚过去不久,全世界都处在“百废待兴”的状态。由于已经感受过工业革命的机械化、自动化带来的冲击,“工业机器人”这一新鲜事物一经问世就受到了那些“科技嗅觉灵敏”的国家们关注。

当时亚洲科技领军的日本以及欧洲工业革命发源地英国,都在第一时间察觉了工业机器人未来可能拥有的庞大市场,第一时间向美国的科技公司购买了专利和技术授权,并在本国大力发展机器人技术,发那科、川崎重工、ABB 等等多家到现在都知名的工业机器人企业,都是在那个年代崛起的。

时间来到 2020 年,虽然从时间上看,我们到了那个所谓的“未来”,但是工业机器人的发展似乎并没有达到人们预测的那样成熟。为了更进一步了解工业机器人的发展现状与未来趋势,InfoQ 采访到了星瀚资本创始人杨歌,作为工业机器人行业十余年的关注者,他对于这个领域有不少独到的见解。

工业机器人发展到了哪里?

在回答这个问题之前,杨歌认为有必要先对“工业机器人”做一个定位,他觉得,工业机器人属于多学科、综合技术类型的专业,有较强的先进性,同时还具有很高的复杂性。

除此之外,工业机器人还是一个需要很多行业来进行组合的复杂生态行业。高端装备制造、新材料、自动控制、人工智能等等都是工业机器人的重要组成部分,而这其中任意一环也同样拥有着复杂的生态,比如软硬件的组合、信号传输等等。

虽然机器人一直以来被认为是“集科技之大成”的产物,但是罗马并非一天建成,工业机器人也不是一开始就这么复杂。杨歌告诉记者,行业普遍认为的工业机器人发展可以分为五个阶段。

阶段 1:RPA

工业机器人第一个阶段叫做RPA,Robotic Process Automation,直白一些的翻译就是:自动化流水生产线。杨歌说,这种机器严格来说还算不上机器人,因为它们大部分都只有一个机器臂,比如很多制造工厂里的有机械自由度的智能化机械手臂。这种传统智能化机械手臂,说是智能化,其实它没有智能,其本质就是数字控制,用来从事流水线化的工业生产。

阶段 2:AGV

第二代工业机器人叫做AGV,Automated Guided Vehicle。与上一代不同的是,AGV 已经有了一些简单的人工智能技术,比如能够自动导航的小型货运机器人。杨歌表示,这类机器人虽然具备一定的识别能力,比如通过红外线、雷达或者摄像头进行的图像识别,并且这些机器人有一定的自处理能力。最典型的应用就是在亚马逊的物流仓储体系里,用于运货的机器人(见下图);民用场景里 AGV 也有一定的应用,比如现在一些酒店里的服务型机器人,或者家用的扫地机器人等等,都属于 AGV 的范畴。

image

杨歌说:“因为 AGV 的机械工程复杂度相对比较低,在 C 场景里更偏向消费品,在 B 场景里更偏向一个简单的工具,它只是一个机器人智能化的雏形。”

阶段 3:AI 驱动的 RPA

第三代工业机器人是由人工智能驱动的 RPA。以前的流水化生产线里边的机器人是不具备自适应性能力和人工智能算法的,但是随着人工智能在近十年的时间里飞速发展,这一代机器人,具备了人工智能算法,由 AI 驱动了 RPA 的升级。

提到这一代机器人的发展,杨歌分享了他在不久之前的一次经历。在参观工业富联生产流水线之时,杨歌发现,已经有很多的生产工作在与 AI+RPA 结合,比如图像识别、运动机能控制、设备的自适应协调等等,这些人工智能在未来会得到越来越多的使用,使得生产流水线越来越复杂,也越来越智能化。他补充道:“这样的流水线被称作‘灯塔实验室’,意思是整个流水线里,没有人只有灯,只有这些 AI 驱动的这些工业机器人在劳作。”

image

杨歌表示,在他的定义里面,这样的流水线可以看作是“工业 4.0”的雏形。他解释道,工业 4.0 就是工业信息化、数字化和智能化,而对于机器人来说,一个很重要的点就是:它们需要数据,要有数据的积累、要有数据的响应、反应控制、要有边缘计算;有的机器人相对比较简单,可以用一条流水线上的小型机,或者简单的电脑来处理它的计算,但更多的机器人,需要更加复杂的计算,如果处理量再增加,则还需要云计算。

阶段 4:AMR

第四代工业机器人被称为 AMR,Automatic Mobeltic Robotic。当第三代的智能化流水生产线的机械手臂,越来越具备智能化算法的能力的时候,机器人的运动机能和视觉识别也就会越来越强,第四代机器人 AMR 可以被称作“独立行走的工业化机器人”。

杨歌说:“事实上,AMR 是在前三个机器人的基础之上诞生的,只有在前三代分别成熟的时候,AMR 才会比较成熟。”

杨歌认为,目前最为人熟知的 AMR 就是波士顿动力机器狗。2020 年 6 月,波士顿动力宣布,机械狗开放向普通消费者进行销售,引发了全球对机器人的又一波热烈讨论。波士顿动力已经做了十年的机器人,从四足机器人到目前已经可以进行复杂运动的两组机器人,波士顿动力一直在升级其技术。虽然现在目前来看,这类机器人有很多地方还不是特别成熟,但是再向前发展,这些机器人很可能就会变成电影里出现的那种全能型高级机器人。

阶段 5:完全体机器人

第五阶段就是高级的完全体机器人,全能且使用。不过,按照技术发展的情况来看,我们目前仍处在第三阶段的初期,离 AMR 的完全实现仍然需要一段时间,更不要说这种高级的机器人。杨歌也表示今天的机器人要达到完全体的水平至少要有 10-20 年的时间。

中外生态与技术差异

了解工业机器人行业的现状之后,我们可以总结出这一行业如下的特征:

1. 生态复杂

如前文所述,需要很多行业、企业一起进行组合。在这个庞大的生态里面,需要企业有一定的生产制造能力,也需要有一定的进口能力进行辅助支持,因此不难看出,工业机器人是一个生态复杂型行业;

2. 技术复杂

工业机器人行业需要其他行业、企业进行组合,这些行业、企业负责的每一环制造、生产也都涉及复杂的技术,当应用这些技术的产品组合在一起时,有需要其他更复杂的技术来进行连接、运行,这也造就了工业机器人技术复杂的特征。

有了上述两大复杂性特征的前提存在,中外工业机器人行业的发展也就因此产生了差距,这种差距同时存在于生态和技术上。

由于一些众所周知的原因,目前中国面临的国际关系有些紧张,直接导致了进口能力的下降,这在一定程度上也影响到了中国工业机器人行业的发展。

而从技术上来说,虽然近年来中国在软件、硬件等方面均有所追赶和进步,但是总体上来说中国与其他国家在工业机器人领域的差距仍然存在。

杨歌在谈到这一问题时表示,首先要从认知上进行划分。根据他的观察,中国很多企业都是沿着需求进行研究与发展,因而创出了一条基于商业化和工业化的生态,这种生态虽然在中国是有一定环境的,但是这类生态的科技迭代能力相对而言不是最优的,它只是基于需求、基于市场、基于工业和传统制造逐渐转型的需求进行的技术迭代。

简单来说,中国是由市场提出需求,从而驱动生产和研发;而国外,比如美国的生态则是科技引领生产力,带动研发和产品驱动市场。这是中外在生态层面上的明显差别。因此,在这样的生态下,国内研发的技术大都属于中腰部技术,而很少有顶级的、前沿的科技转化技术。

“后疫情时代”的机遇

2020 年,世界发生了太多大事件,而对全球科技、经济等市场造成影响最大的就是新冠肺炎疫情了。

今年上半年,在新冠肺炎疫情影响下,全球的科技产业都处在比较低迷的状态,虽然催生出了线上办公的热潮,但是工厂停工、制造放缓,很多传统企业对于自动化产品的需求也没有那么强烈了,这也直接影响了工业机器人行业。

但是,困难与机遇往往并行出现。时间来到 2020 下半年,随着国内疫情得到逐步控制,大批企业纷纷复工,为了能够尽快恢复生产并节约成本,自动化设备重新进入了人们的视线。

疫情能否作为机器人技术发展的一个关键节点?杨歌认为是可以的,同时疫情的出现对于行业来说也有一定的影响,尤其从长远角度来说,疫情加速了市场给工业机器人这样一个新的行业腾出生产环境的进度。但是,工业 4.0 和智能化机器人的研发速度是否也会被推动?杨歌则认为不可过于乐观,虽然工业机器人引起了更多人的重视,但实际上不过是因为有更多人力和资金注入到了这个行业,从更长远的时间跨度上看,未来几年工业机器人会有所发展。

除了疫情,近期热议的“新基建”也被认为是工业机器人能够大展身手的平台。但是杨歌说,新基建与工业机器人之间还隔了一样东西——IoT,即物联网

他解释说,旧基建时代,水、电、热力、通讯信号、网络传输等等基础建设为新基建提供了稳定的基础;当这些基本的设施、技术得到了普及与稳定发展之后,到了新基建时代,5G、边缘计算、人工智能芯片、特高压等等才能得到好的发展,也因而又成为了物联网的基础;当 5G 基站、AI 芯片、边缘计算等一系列设施普及之后,工业机器人这样的行业与产品也会自然而然地获得茁壮发展的土壤。

所以,杨歌认为,新基建与工业机器人的发展是一个间接影响的关系,而它们中间的物联网发展成熟与否格外重要,他说:“新基建的成熟实际上是智能制造行业加物联网行业成熟的一个基础过程,只有这个阶段成熟了机器人行业才能大发展,他们之间是一个二阶关系。”

工业 4.0,中国更加需要全球化

智能制造行业是一个非常典型的多复杂学科交织的行业,一个看似简单的产品中可能集成了全世界各个顶级公司的顶级研发成果,所以它非常需要全球化、非常需要开放与合。

中国目前在很多行业领域里都具有比较强的自研生产能力,在全球范围内,杨歌认为中国在生态系统生产完整度上都是最完整的:小到市场需求、中到工业生产、大到前沿研发,中国都是世界少有的可以完整包含全流程的一个国家。

但即便是这样,在最前沿的智能制造领域,以及工业 4.0 的发展浪潮中,由于这些行业的复杂度远不是一个国家依靠自身系统能够完成的,所以未来的中国更加需要全球化,需要与各国进行交流,中国如此,世界其他国家更是如此。

2020 年 9 月 17 日 15:06 910
用户头像
陈思 InfoQ编辑

发布了 510 篇内容, 共 178.2 次阅读, 收获喜欢 941 次。

关注

评论

发布
暂无评论
发现更多内容

如何设计电商行业亿级用户秒杀系统

奈学教育

大数据

架构师训练营-架构方法:架构师如何做架构

Pontus

极客大学架构师训练营

作为一个架构师,我是不是应该有很多职责?

架构师修行之路

程序员 架构 架构师

架构师(week1)总结

满山李子

架构方法论学习总结

原创 | TDD工具集:JUnit、AssertJ和Mockito (二十)编写测试-参数化测试

编程道与术

Java 学习方法 编程 TDD 单元测试

微服务架构中分布式事务实现方案怎样何取舍【转发】

古月木易

微服务架构

架构师训练营-第一周学习总结

zcj

极客大学架构师训练营

java程序员从小工到专家成神之路(2020版)

程序那些事

Java 学习笔记 学习路线 Java 25 周年

c# 之linq——小白入门级

moonlucy

数据结构与算法之基础入门

shirley

数据结构 算法

架构师训练营-开营

zcj

极客大学架构师训练营

架构师训练营-第一周作业

zcj

极客大学架构师训练营

系统梳理主流定时器算法实现的差异以及应用

古月木易

定时器

游戏夜读 | 研发运营怎么分成?

game1night

第一周学习总结:

武鹏

ARTS Week 1

黑色柳丁

ARTS 打卡计划

二叉树视频|留美六年毅然归国,85 后技术 VP 金超:我想把工业智能做好

二叉树视频

写作平台 二叉树 年少有为

产品经理越来越不值钱了吗?

Neco.W

产品 产品经理

架构师训练营-第一周-学习总结

Anrika

极客大学架构师训练营 架构总结

架构师训练营 - 食堂就餐卡系统设计

Pontus

极客大学架构师训练营

架构师训练营第1周——学习总结

在野

极客大学架构师训练营

SaaS:小企业向左、大企业向右

人称T客

极客架构师训练营第一周

大丁💸💵💴💶🚀🐟

微服务架构中分布式事务实现方案怎样何取舍

奈学教育

架构师训练营第一周总结

hifly

软件架构 架构师 极客大学架构师训练营 #总结#

JDK 15 JAVA 15的新特性展望

程序那些事

Java JVM Java 25 周年 新特性 java15

日志标准化解析的关键内容

secisland

日志 态势感知 关联分析 解析规则 标准化

中台迷局丨只做IT的中台是个神棍

人称T客

食堂就餐卡系统架构设计

武鹏

系统梳理主流定时器算法实现的差异以及应用

奈学教育

定时器

中国的工业机器人发展到了哪一步?-InfoQ