王田苗：大数据智能机器人等技术交错推动制造模式改变

以“工业4.0”牵手“中国制造2025”为主题的中国智能制造国际高峰论坛暨中国智能产业创新创业大会（以下简称“高峰论坛”）今天在山东济南举 行。国家科技部“十二五”服务机器人主题专家组组长王田苗做《智能机器人前沿技术思考》的主旨报告，他认为，移动互联网、大数据人工智能、新能源、智能机器人，这几项技术是交错的，不是孤立的，它推动着制造模式的改变，也改变着我们的生活方式。其中人机共融、和谐，去围绕后工业时代，对中国和中国企业大有可为。。

以下为报告实录全文：

王田苗：尊敬的市长、书记、院士和各位朋友，我用半个小时跟大家分享一下我在最近学习这方面的一些思考。我分享的题目是《智能机器人前沿技术思考》。

很多专家和经济学家用这样一张片子（图），这张片子是麦肯锡在2013年5月说的颠覆的12项技术，其中对机器人提了3点，有帮助人增强能力的工业机器人和医疗机器人。最近各国元首对机器人如此地重视，比如说奥巴马提出了机器人的伙伴计划，其中将先进的机器人特别是在生产线能够自主睡觉的机器人，同时又考虑现在的大数据和信息，最终的一公里是靠智能机器人完成的。我们都知道以德国为核心的欧盟提出了工业4.0，上面是智能制造服务，下面是智能制造装备，智能制造装备包括我们所说的数控基床、机器人、3D打印。安倍在2015年又重新提出了日本机器的新的战略，他提出想让日本成为机器人的机器，成为应用国家，并且在国际上占有最大的市场。其中韩国也制定了机器人的计划，在过去2003年的基础上又进一步提出2012年想成为机器人的第三大国。我们的习主席在去年的6月9号提出了机器人革命，有望成为第三次工业革命，将影响全球制造业格局，而且我国将成为全球最大的机器人市场。

一个机器人全球的市场也就是在500亿-800亿美元。为什么这么多国家的元首如此地重视？我想可能有三个原因：一是机器人是智能制造的基础装备。二是机器人有望进入社会、进入家庭成为新型战略和新兴产业。三是机器人的感知、决策和执行的前沿高技术有可能会渗透到社会、渗透到各个装备。所以我们不难想像，未来的五年甚至未来的十年这些都将会实现：3D打印生物组织走向临床，无人驾驶车真正地走向社会，可穿戴式的设备帮助人健康，医疗外科机器人将进行精准的医学，包括智能机器的服务助理、无人化工厂和机器人战机。

我把我整理的材料跟大家分享一下。仅仅是麦肯锡吗？不是。我们看看Gartner，Gartner每年发布它的战略技术的产业，（图）其中前端往往称为它的左端正好是高校所研究的。在这个里面，脑接口、生物芯片、感知。大家再看顶部，顶部正好是国家和金融界推波助澜的主要产业，除了物联网，其中自主驾驶车、可穿戴式机器学习成为新的投资热点。我们再看看它的右边，右边正好是企业真正在发展提升它利润的地方。从这个方面来看，机器人技术包括机器人无不在制造模式改变和生活方式的改变过程中所起的重要的作用。

我们再看看2012年8月份世界经济论坛发布了十大新技术。其中我把机器人有关的罗列着跟大家分享。下一代机器人。下一代机器人特别关注的后工业时代像人一样在生产线进行装配，它的特点就是高效、不规则，同时相对来说异碎，还有我们认为的康复、医疗。还有无人车、无人机、人工智能、脑芯片、3D打印，还有分布式的制造技术。这一切一切从不同的信息反映出这个科技时代的到来，其中机器人是一个重要的一支力量。

DARPA回顾30年前《回到未来》，这部电影里面大部分预测性的技术实现，它又公布未来30年可能公布的5项技术，其中航空航天、智能交通里面包括无人驾驶、无人机、医疗健康和材料和机器人以及大数据和人工智能。

2015年10月美国白宫发布的《美国创新新战略》关注的九领域：先进制造，其中主要强调在竞争环境下。竞争的环境下来自于劳动力成本和产品的品质的价值。先进汽车，先进汽车主要强调新材料、能源、自主驾驶、大数据人机交互和安全技术。精准医学也是在这十大领域之一。精准医学就是人们越来越关注健康的预测、手术的精准以及远程的咨询和医疗康复。

我们再搜集美国2015年风投的排行榜，像云一样的分布，其中云密集大的是指的资本市场聚集的地方。由于时间关系，我只是指两个。（图）左边最大的这块显示的就是医疗康复和医疗机械。其中标有相应的数目，大概在30亿-50亿美元。生物主要是在制药和3D打印。另一块是城市和智慧城市，聚焦最多的是智能交通和无人车。

在这样的背景下，我们再来看看整个机器人的发展进程。从1954年机器人的提出，最后在60年代和70年代率先在日本和德国实现了产业化，随后进入了特种，由于特种产品比较小，所以大部分的企业家更关注进社会服务的机器人。从研究发展来看，工业机器人刚性、编程，到了服务需要多关节、柔性和安全，以及从仿生、可变结构和人工智能学到了很多启发性的方向。所以从这个角度来看，未来机器人刚柔、耦合的软体、人工智能以及多传感器的交互和识别，还有人机共存，是这个方面研究的热点和重点。

我们进一步学习在世界范围内34篇期刊杂志SCI和10000多篇论文里梳理出它的发展趋势，从工业到软体，里面涉及到仿生爬行、外骨骼、连续体、手术，最后一样聚集到人机共融、刚柔耦合的软体以及大数据的人工感知和我们所说的安全交互，依然是这方面的热点。

所以说未来的10年，作为机器人颠覆性的关键的技术，我认为这三点不可忽视。第一点，智能的感知、大数据和智能控制。第二，生物材料、刚柔耦合的机器人。第三，微纳的制造和硬件。

结合中国的国情，行业非常全面和完整，包括世界大部分的产品和智能硬件大部分在中国，而且中国人口又多，在这种情况下，我们认为这四个方面是中国机器人未来的聚焦的研究热点。第一，工业机器人新兴的主力军。我们都知道，工业机器人60%-50%主要在汽车领域。但是当到一定程度后工业时代的时候，电子制造、物流、食品加工是机器人和智能机器大有所为的地方。而且在这个方面，中国最了解它的工艺，而且中国也最需要自动化技术。第二，移动机器人平台。这里跟李院士所说的轮式有相似之处。公共移动平台机器人的接待、展览、餐厅、安防、超市是最先形成产业化的。随后服务机器人在教育娱乐和陪护也将会有很大的空间。第三，医疗是我重点跟大家分享的。第四，智能交通，包括无人车、无人机，它不仅为人们出行、安全、环保提供方便，而且对于郊区、小岛甚至山区物流的配送带来方便。

关于工业机器人，我这里想补充说一下自己的看法。工业机器人是当下智能机器的主战场，目前日本和德国在这方面做得非常优秀，我们需要学习。在这个方面我们会抱怨我们企业还有相当大的差距，比如我们的零部件还不能自主研发，比如说我们的可靠性，比如我们在各行业的应用还有差距。但是我在想，如果我们注重当下应用的工艺的设计，注重国产主机和核心部件的攻克，注重中国的专机的开发、服务扩展到通用模块的机器人，然后以中国低成本、高可靠性品质为目标的这样的开发思路，我觉得中国工业机器人，无论是企业还是产业一定能崛起。

我们看看这些数据，50%、60%主要用于汽车焊接和摩托车焊接。（图）蓝色94%主要是日本和欧盟，可是这是2013年的数据。我们再看看2012年和2011年，我们焊接的市场中国只占3%，现在有6%，如果今年年底再统计数据或者是明年，我们将有可能增加到10%。我们再看看物流上下料、ATV、涂料、化工和打磨这方面，中国工业机器人已经突破了30%，有望在未来的2-3年将占有50%。所以说我们要给我们的工业机器人企业家一点时间，就像给我们的家电、工程机械、通讯手机一样，给一些时间—20年，中国的工业机器人一定有它的一席之地。

说到服务机器人，大家主要是在争论着它是不是仅仅是实验性的产品，离商品和产业化有很大的区别。可是当我们把这五年的服务机器人的事件集中起来了以后，发现这不是偶然，这个商品已经走入家庭和社会，这个产品即将到来。谷歌车为代表的在掀起着智能车的一个发展，阿里和富士康、软银联合推动家用服务机器人，以卖服务来推动未来机器人家庭的发展。达芬奇骨架在40美元左右，市值接近200亿，销售只有3000多台。机器人和服务机器人的时代真的快到来了。

关于这三个方向，我就想举一个例子。比如说，刚柔耦合的软体机器人。这个事情在3年以前，我们特别关注。我们都知道，刚柔耦合和人的安全性、防水性是非常方便的，可是在现实中，我们的灵巧手9自由度还是12自由度，增加了很多的小电机和很多的传感器，不仅不安全，而且抓持鸡蛋、抓持玻璃以及一些农用产品是非常费劲的，而且成本大概在30万人民币左右。在这三年，我们突然感觉到Science与Nature结合着哈佛等一列的大学正在开发着刚柔耦合的机器人，这个图上显示出不同的章鱼、不同的花卉甚至可穿戴式的纵分的这样的机器人。我们就在想，韩国、日本、德国也就是万民才300多台，意味着什么？1%的工作才有机器完成，99%不能完成。主要的问题是，我们没有灵巧的手和双臂。基于新的智能材料、刚柔耦合，借助于3D打印，形成相应的器路来轻巧地控制，有没有可能？在这两年的时间里面，我们做了这个实验，觉得是有可能的。比如说这是一个3D打印的单器路的手指，大家看，可以弯曲了（视频）。如果用电机控制的机器手，那要增加多少成本和传感器才能实现？包括我们所说的农牧产品不规则，主要的原因是它有极其强的弹性和安全性，它还有一个很大的特点，这种灵巧手可以定制化，可以针对不同的物体进行3D打印，而形成不同的结构。它的成本只有我说的德国人这种电机的灵巧手的1/5。我们所开发的技术路线和目标，和欧洲APP是一个技术路线，只是在这个方面怎么更加可靠、更加实用、更加应用在工业上。

当然了，在软体里面还有很多，比如说仿生、机器鱼。

野外环臂的机器人，剩下的就是物流和医疗。其中医疗占了大概6%，物流占了9%，国防占了45%，而特殊环境下的占了28%。为什么？这是因为在世界范围内人的健康是人生活的本质，每年大概有2亿次的手术。所以在新的医疗费用这么昂贵、人这么多、各种疾病这么多的情况下，人们提出了新的理念，那就是预测精准、远程和康复。所以在精准和远程里面甚至是康复里面，都用到了机器人，这里包括医疗的诊断、手术以及康复。所以，医用机器人的划分，目前我们说的也就是这么四方面。第一，手术。第二，康复。第三，在医院里进行移动送药。第三，智能假肢。如果医疗机器人这个方面是个很重要的，所以微纳、微机械是未来机器人的一个重要的基础性的科学，它在模块化、感知和精准的定位需要。还有我们所说的手术，还有我们最近所说的伽玛刀。（图）这个手术床在中国卖5000万-6000万人民币/台。当然还有脑认知、微机电和康复。瑞士、比利时在这方面是做得非常非常好的。还有陪伴老人的一些宠物，这方面日本人做得比较好。我们在脑外科上做了一些研究，过去是开颅，我们发现20%以上的手术部需要开颅，出血可以需要机器人进去转一眼，然后及时化验，再把相应的药物从小孔里打入，在内部杀死，手术的过程也就在三个多小时，病人一个星期就可以出院。但是开颅往往需要5万-10万，病人需要在医院里躺半年都。基于这一个，视觉的导航和定位、三维建模、远程是这方面的关键。德国和美国基本上把CT、手术室在一个空间里，中国不在一个空间里。这方面如何影射与头部贴上马克点的位置和精准度有直接的关系。目前在脑外科上已经获得了许可证，这10年累计临床1万例以上。骨科也是，骨科也获得了许可证，目前也是在5000例以上，它主要是在精确和防止X射线对病人和医生的多次照伤。当然了，还有未来的一些其它的应用。

由于时间关系，我就介绍到这儿。

这是我们在南极科考所做的在危险环境下的一些实验（图），这是人很难到达的，甚至那么庞大的机械会陷入400米的冰隙里，能不能用太阳给它充电，而让它长久地无人值守。我们做了实验，目前在这方面得到了初步的认可。

通过以上我自己的学习和大家的分享，我自己认为，移动互联网、大数据人工智能、新能源、智能机器人，这几项技术是交错的，不是孤立的，它推动着制造模式的改变，也改变着我们的生活方式。其中人机共融、和谐，去围绕后工业时代，对中国和中国企业大有可为。谢谢。