第3章机器人产业发展现状概述
3.1 机器人产业的界定
机器人（Robot）是自动控制机器的简称，其具有一定的人工智能及相应的自动执行机构，可以一定程度上独立模仿人或其他生物体的某些行为，并辅助或替代人类行为的一种柔性机器。国内学术界根据应用环境将机器人分为两类：工业机器人和特种机器人。工业机器人主要应用于工业制造领域，具体包括了电焊机器人、弧焊机器人、移动机器人、激光加工机器人等不同用途的机器人种类。特种机器人又称为非制造业领域机器人主要用于特种作业用途，包括：洁净机器人、真空机器人、服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人等特定用途机器人种类。国外完整的机器人产业链由零部件企业、本体企业、代理商、系统集成商、终端客户等相关企业构成。
一般而言，本体企业为机器人产业链的核心环节，负责设计本体、编写软件，采购零部件，以组装的生产方式生产本体，通过代理商销售给系统集成商，系统集成商直接面向终端客户，图 3.1 为完整的机器人产业链的构成示意图。
当今社会正在从计算机网络时代走向智能机器人时代。美国微软总裁比尔·盖茨在《科学美国人》上指出，未来机器人将同计算机一样普及化并将彻底改变人类的生活方式。由于机器人设计与制造的过程中融合了电子信息、高端制造等前沿领域的多个相关技术，作为典型的战略性新兴产业，以机器人为代表的智能制造产业正在经历从工业领域向国防安全、特殊服役环境下作业（救灾救援、科学考察等）、医疗辅助、家庭服务等领域全面拓展的时代。大数据、云计算、移动互联网等新一代信息技术同机器人技术相互融合步伐加快，未来服务机器人将走入我们生活的各个领域，并形成万亿元以上产业规模。
3.2 国内外机器人产业发展概况
3.2.1 国外机器人产业发展概况
机器人技术的研发及应用是一个国家科技创新能力和高端制造业发展水平的重要衡量标志之一。世界主要发达国家纷纷抢占战略制高点，调整战略布局，大力发展机器人产业，以期在产业变革中占得先机。根据国际机器人联合会 IFR 发布的统计数据，2013 年全球工业机器人销量达到 17.9 万台，总市场价值高达 1800亿人民币。全球机器人总销量 70%来自于中国、日本、美国、韩国和德国。2011年美国提出了“先进制造业伙伴计划” （AMP），推出一项耗资 7000 万美元的下一代机器人研究计划。
“机器人王国”日本提出机器人发展路线图，对日本未来的机器人发展策略进行了规划和部署。 韩国分别在于 2008 年、2009 年发布《智能机器人开发与普及促进法》、《第一次智能机器人基本计划》，并提出，争取在2018 年成为全球机器人主导国家。
目前，日本、德国、韩国等发达国家已形成了非常成熟的机器人制造模式，取代传统的人工操作承担焊接、搬运、洁净生产、喷涂、加工等工作。 作为一种新的技术-生产范式，机器人代表的柔性化和数字化的智能制造模式已经改变了高端制造模式，并迅速向其他领域扩散， 引爆了制造业的新革命。
3.2.2 我国机器人产业发展概况
作为当前全球最大的制造业国家之一，机器人正得到日益广泛的应用。特别是近几年来，劳动力成本上升，产业技术要求不断提高，我国的机器人市场需求迅速膨胀，正成为全球机器人最大市场和投资聚集区。2013 年，我国机器人市场需求已占全球的五分之一，根据目前我国每万名制造业工人机器人保有量水平及发展趋势测算，未来 5 年我国机器人复合增速将达到 30%以上，持续成为世界上机器人需求增长最快的地区市场。
经过 30 多年的发展，我国已在多项机器人研发的关键技术中取得了实质性的突破。清华大学、中科院沈阳自动化研究所及、东北大学等机器人研究基地已经取得了令人瞩目的成果，一些具有代表性的技术成果均达到国际的先进水平。比较有代表性的成果有：我国成功自发研制的深潜 6000m 的水下机器人；自主开发的机器人 AGV 技术出口韩国；我国的高性能机器人控制器投入批量生产。进入 21世纪后，我国在人工智能方面的研发也有所突破，机器人学习、仿生识别、数据挖掘以及模式、语言和图像识别技术已经比较成熟，此外中国科学院和多所著名高校培养了一批专门从事人工智能研究的团队，为我国机器人产业的未来发展奠定了人才基础。
目前国内机器人产业化已经逐步形成，伴随着制造业结构调整步伐加快，机器人产业发展迅速升温，全国各地纷纷布局机器人产业并出台政策扶持产业发展，在产业定位上地方特色明显。图 3.1 为我国主要机器人地区的产业定位特色。作为中国最早开展机器人研究的地区之一，上海目前已经形成了以上海交大、上海大学等研发团队为核心的人才队伍结构。诸多优势产业，如工程机械、物流搬运、汽车、大飞机、轮船、电子制造等为机器人产业的发展提供了应用环境和平台。
作为制造业大省，山东计划未来 3 年内实施 30 项机器人研发和产业化重点项目，建设 5-10 个重点实验台，培育 5 家左右骨干企业。2013 年辽宁省出台一系列政策吸引国外机器人标杆企业投资落户，目前已规划沈抚新城产业区为机器人产业建设基地，着重发展机器人产业以及智能制造产业，预计 2030 年将建成我国最大的机器人产业基地。
综上可看到，未来机器人产业将成为国际产业竞争的核心领域，我国与国外机器人产业相比尚存一定差距，但随着国内对机器人产业的重视，我国机器人产业具备了十分巨大的发展潜力。未来国内机器人产业将朝着产业化、规模化以及战略集群化方向发展，因此根据不同地区的产业基础已经经济现状确定适合其机器人产业发展的发展道路是需要亟待解决的战略问题。
3.3 国际机器人产业发展模式概述
3.3.1 国外机器人产业发展的主要模式
当前美日欧等西方发达国家的社会经济发展已经转向产业附加值高、核心创新能力需求较高的智能产业，再加之其机器人产业发展起步较早，目前其机器人产业已经形成相对成熟的发展模式。纵观其机器人产业发展历程，目前较为成功的有三种发展模式即美国模式、日本模式以及欧盟模式。下面对三种模式进行具体分析。
（1）美国模式
作为机器人诞生地，美国的机器人产业发展实施悠久，四十多年的发展，美国机器人产业基础雄厚，技术先进，已经成为世界机器人强国之一。
图 4.1 为 2001 年-2010 年美国、加拿大、墨西哥的机器人产业市场销量对比，可以看到美国市场销量以巨大优势领先其余两国，显示了美国机器人市场巨大规模。相关统计表明，仅 2011 年第四节度美国工业机器人产量就达 5721 台，其数量和销售额与2010年相比同期增长比例达到61%和40%,美国工业机器人使用数量已经仅次于日本，位居世界第二位。
美国机器人产业发展模式主要采用政府市场引导模式，政府高度重视机器人研发及生产，制定和采取了具有激励性的政策和措施，加大机器人研发的研究经费，大力推动工业界发展和应用机器人，从战略上将机器人产业作为美国第二次工业化的特征；发挥市场引导作用，鼓励企业参与国际市场竞争，不断加快产品更新换代速度，目前美国机器人已经达到具有视觉与力觉的二代机器人。
（2）日本模式
作为中国紧邻的日本，其机器人产业起步较早，在国际机器人行业有重要地位，有机器人王国之称。其机器人数量以及安装密度均居世界前列，特别是工业机器人发展成就令人瞩目。20 世界 80 年代至 90 年代初，日本机器人达到了鼎盛时期，20 世纪中期，世界机器人产业市场格局发生巨大变化，欧美机器人产业迅速崛起，知道 21 世纪日本机器人产业经过调整又焕发生机，特别是中国等周边国家对机器人需求日益增长，日本及时更新换代，对其机器人产业的恢复发展发挥了积极作用。尽管由于中国等对机器人的海外需求骤减导致日本面向海外的机器人生产额连续四个季度下跌，但 2012 年相关统计表明，其面向国内的机器人生产额达到了 350 亿日元，同比增长达 3.8%连续十个季度保持增长态势。
日本机器人发展保持持续增长的主要原因在于其成功的产业发展模式。日本机器人产业模式有自己独特的特点：以核心企业主完成机器人本体的研发和批量生产，其子公司或其他产业内配套企业进行各行业所需机器人的成套系统设计，各司其职，分层面完成交钥匙工程。
（3）欧盟模式
欧盟机器人产业主要以英国、德国、法国为代表，特别是德国作为欧洲工业大国其工业机器人的总数占世界第三位，仅次于日本和美国。目前，欧委会已承诺将加大欧盟 2020 地平（Horizon 2020）对机器人技术的研发投入，联合欧盟机器人研发创新公私伙伴关系（EuRobot Aisbl PPP）也作出承诺，将尽快制定出欧盟机器人技术，特别是家庭服务机器人技术的研发路线图与时间进度表。
2014 年英国政府首次官方发布了首个机器人战略，为了确保英国机器人产业在参与全球竞争中获得优势决定提供各种财政支持。英国政府技术战略委员会已经拨款 6.85 亿美元作为下一年的发展基金，其中 2.57 亿美元将用于发展机器人和自主系统（RAS）。英国政府希望通过 RAS 2020 战略，使其能够在 2025 年获得届时估值约 1200 亿美元的全球机器人市场 10%的份额。
法国具备了机器人领域发展的基本条件，在机器人领域，其拥有在工业机器人领域处于世界领先地位的企业如机器人设计和制造企业 Staubli、高水平的设备制造商 CIMLEC 工业集团，除此之外，法国还拥有如巴黎高等矿业学校、高等电力学院、原子能委员会、国家信息与自动化研究所等多所国际知名的科研机构以及几十个世界领先的机器人初创企业，如 Aldebaran、Gostai、Induct、RB3D.与此同时，法国还有许多专注机器人领域的竞争力极点工业园区。2013 法国政府推出了《法国机器人发展计划》，力图通过创造有利条件，推动机器人产业持续发展，确立了 2020 年成为世界机器人领域前五强的目标。
作为全球制造业，特别是精密工业产品最为出名的国家，德国机器人产业同样在欧盟乃至全球机器人产业中占据重要位置，近年来，德国自动化生产进程逐步加快，国内机器人与自动化设备的需求还将进一步提高，预计在 2015 年机器人年需求将达到 35000 台。2012 年，德国机器人行业销售额增长 8%,达到 30 亿欧元的新记录；机器视觉生产商 2012 年实现 14.9 亿欧元的销售额，同比减少 0.2亿欧元，预计 2013 年将实现 5%的增幅，达到 16 亿欧元。
综合欧洲机器人发展道路，其机器人发展模式力求于构建完成产业链，因此其发展模式最大特点在于一揽子工程，由机器人制造商独立完成机器人机器应用系统的制造，具有完整的机器人产业生产链。
3.3.3 美日欧机器人产业人发展模式比较分析
上文对美、日，欧三个具有代表性的国家和地区的机器人产业发展模式的分析，可以看出它们发展模式各有其特征。下面我们分别从影响其机器人产业发展模式选择的产业内部因素（资本、人力资源、产业结构）和外部因素（市场需求、政府政策与规划、市场机遇）对上述三种发展模式进行比较分析。
（1）资本
美国机器人资本研发资本主要来源于政府专项资金投入以及风险资本支持。对此，比较有影响力的是机器人产业投资计划，这是 2011 年美国政府提出的先进制造业投资计划的一部分，主要资助先进制造协同机器人、军用和国土安全、民用和环境基础设施、卫生保健、空间和海下探索等领域的机器人研发计划。除此之外，作为风险总投资发展最好的国家，美国机器人产业研发资本很大一部分来自于风险投资的支持。
同美国类似，作为机器人大国的日本，机器人产业对日本具有重要战略意义，因此，日本政府的资本支持是日本机器人产业主要的资本来源渠道。与美国不同的是，日本风险投资机制起步较晚。日本的机器人企业多通过政府资本支持以及传统的资方式筹集研发所需资金。主要以产业资本和银行资本的投入为主。欧盟各国机器人企业发展所需资本主要来源除了传统的筹资方式之外，部分依靠欧盟专项投资计划和专项基金的投入，比如欧盟“火花计划”、科技近经济发展基金等。
（2）人力资源
美国多元化的民族结构，现代化的研发条件、丰厚的待遇以及追求创新的研发氛围吸引了来自世界各地优秀的机器人研发人才。此外，哈弗大学、普林斯顿大学等世界顶级高校也为美国培养了大批机器人研发人才，美国硅谷为世界科技之都，所有这些都为美国机器人产业的发展提供给了人力支持。
日本机器人产业具有较合理的硬、软件人才结构。基层程序员、中层软件工程师、技术专家和具有较强综合素质的管理人员的分布呈现出金字塔型分布，为日本机器人产业的持续强势提供了保证。此外日本还通过引进海外高端技术人才，来进一步完善自己的智能设计人才结构。
美、日两大机器人强国的海外人才计划，对欧盟产生了较大影响，欧盟面临着科技研发特别是智能研发人才流失的尴尬，为此，欧盟全面调整移民政策，积极简化科技人才和技术移民的审核与批准手续，放宽停留时间，提供与成员国国民等同的社会福利待遇。
（3）产业结构
美国拥有全球最具创造力的高科技中心-硅谷，除了拥有全球最大的科技开发企业以及最强的机器人配套企业群体之外，聚集了大量高端人才、资本和高科技企业。这种科技产业导向的产业结构非常有利于机器人产业的发展。
日本机器人产业以工业机器人为主。随着世界机器人产业市场结构的不断变化，日本机器人产业结构不断调整，2014 年日本政府将机器人产业作为未来经济增长战略的重要支柱，努力保持日本机器人王国与经济大国的地位。着力扩大工业机器人的应用领域，以推进服务型机器人的研究开发、普及作为日本机器人产业实现再发展的突破口。
欧美机器人产业以应用型机器人开发为主，机器人产品种类较为齐全，涉及了农业、医疗卫生、运输、加工制造业和家政服务等领域机器人。
（4）市场需求
从图 4.1 可以看到，2001-2010 年十年间与加拿大、墨西哥相比，美国机器人市场销量保持了绝对优势，可以看到美国巨大的机器人市场需求，此外，作为科技强国，机器人已渗入美国社会生活各个角落，未来机器人市场需求潜力巨大。
日本机器人以出口海外市场特别是以美、欧地区市场为主。2008 以来，受全球经济危机的影响，日本机器人市场结构发生重大转变。日本工业机器人欧美市场和国内市场销售量逐渐减少。对机器人需求的日益增长的亚洲地区市场特别是中国市场成为了日本机器人产业的重要市场之一。
欧盟地区对机器人需求具有多样化特点，以工业制造为主的德国、法国和英国等对工业机器人的市场需求较大，其他国家主要对服务机器人和特种机器人的需求较多。
（5）政府政策与规划
美国、日本、欧洲盟等国家和地区长期高度重视机器人发展，纷纷推出各自发展机器人的国家战略规划。
美国先后推出了联合机器人研究计划（Joint Robotics Program）、无人机研究路线图（Roadmap）DARPA 自主机器人研究计划、无人水下航行器（UUV）总体规划等。
日本政府而已机器人产业采取持续扶持的政策，80 年代以来，先后制定和实施了极限作业机器人计划（1985-1990 年）、微型机器人计划（1991-2000 年）、仿人机器人研究计划（2001-2003 年）、大大特计划（2002 年至今）与阿童木计划（The Atom Project）等。
欧盟地区也开展了一系列机器人发展计划，比较有代表性的有欧洲联合空中力量能力中心（JAPCC）的无人机系统飞行计划（Flight Plan for UnmannedAircraft Systems）、欧盟第七框架计划（FP7）、欧洲机器人研究路线图等。
（6）市场机遇
无论是美国、日本还是欧盟等都面临着巨大的机器人市场需求，特别是中国、韩国、东南亚等工业制造国家和地区，调整产业结构，不断推进本国智能化制造技术的运用。上述三个机器人发达国家及地区纷纷抓住这一市场机遇，立足于本国市场，不断提升本国机器人品牌效应。作为机器人王国，日本基于本国成熟的机器人发展模式，目前占据了国际机器人市场虽大份额，仅此日本是的美国，作为超级大国，美国拥有的雄厚技术基础，为其谋取机器人市场份额提供了持续动力，最后是欧盟国家，以英法德为代表，基于传统的工业生产能力成为仅次于美日之后的第三大机器人地区。
3.3.4 国外机器人产业发展模式选择的启示
虽然三种不同的机器人产业发展模式表现出不同的发展特，主要在于其有各自适合的发展环境及条件，此外，这三种模式取得成功发展的原因也不相同。通过对以上三种机器人产业发展模式的比较分析可以看出，它们的机器人产业模式能够取得成功发展，存在以下几个方面的相似之处，且值得借鉴。
（1）政府的支持和推动。上述各国均属发达国家和地区，其经济技术结构并不同，但各国政府都将机器人产业作为国家战略产业，通过设计产业发展规划、提供一系列扶植政策（如税收优惠政策等），实施专业人才引进和培养计划、建立风险投资体制、设立行业协会等支持政策，为其国内机器人产业的发展创造了良好的外部环境。
（2）注重人才的引进和培养。一直以来，美国就特别注重对高技术行业的创新性人才的引进和培养，以并拥有大量技术精湛的机器人及软件设计人才；日本企业注重对员工进行在职培训， 具有较合理的机器人硬件、软件人才结构。此外日本还通过引进海外高端技术人才，来进一步完善自己的智能设计人才结构；欧盟也全面调整移民政策，积极简化科技人才和技术移民的审核与批准手续，通过提供与成员国国民等同的社会福利待遇吸引机器人等专业人才。
（3）充分发挥本国的比较优势。美国结合国内外市场并充分利用其先进的软件技术优势和市场先占优势成为了全球最大的机器人生产及消费国之一。日本依托其国内发达的机器人产业基础和品牌影响，立足国内市场，大力发展嵌入式软件。
（4）充分把握市场机遇，紧跟第三次工业革命潮流。机器人产业的发展被喻为第三次产业革命，世界各国纷纷调整的产业结构，着重机器人产业的研发与应用，美日欧三国紧紧把握市场机遇，目前成为三大机器人产业大国，在第三次产业革命中占据了主动。
