面向“十五五”的机器人产业发展思路和建议
我国机器人产业正在迈向“从有到优”的新发展阶段,要准确研判产业发展面临的形势,理清发展思路和原则,围绕技术创新、质量基础、应用拓展等方面开展七大行动,推动我国机器人产业高质量发展,加快形成新质生产力。
机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”,其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。习近平总书记指出,推动机器人科技研发和产业化进程,使机器人科技及其产品更好为推动发展、造福人民服务。这为做好新时代新征程机器人产业发展工作提供了根本遵循和行动指南。近年来,我国机器人产业实现跨越式发展,正在迈向“从有到优”的新发展阶段。面向下一个五年,建议要准确研判产业发展面临的形势,理清发展思路和原则,围绕技术创新、质量基础、应用拓展等方面开展七大行动,推动我国机器人产业高质量发展,加快形成新质生产力。
我国机器人产业发展面临的形势
·机器人产业成为全球产业科技创新博弈的焦点领域
美国视我国为“最重要的战略竞争对手”,针对我国先进制造业不断遏制打压。自2011年至今,美国已发布3版国家机器人计划,明确将机器人作为重塑美国制造业竞争优势的战略重点。2018年以来,美国通过《出口管制改革法案》,将机器人纳入14项管制技术之一;发布《无尽前沿法案》,加大对机器人、人工智能等十大新兴技术的研发投入以及管控、封锁;2024年最新版《关键和新兴技术清单》,再度将机器人技术纳入其中;禁止或限制美国在高性能传感器、人工智能等机器人共性技术领域对中国实体投资。欧盟委员会通过了一项经济安全关键技术领域的建议书,将机器人与自主系统、人工智能、半导体等纳入其中,并提出加强技术出口管制、投资审查。韩国计划到2030年向私营部门投资3万亿韩元(约23亿美元),重点投资自动化技术、人工智能、机器视觉、自主导航、人机交互等八项关键技术的创新和应用,放宽限制打造促进机器人产业发展的环境。
·机器人产业成为推进新型工业化,发展新质生产力的重要引擎
机器人已成为积极主动适应和引领新一轮科技革命和产业变革的关键,是人工智能、新材料、融合感知、数字孪生等新技术融合创新的重要物理载体。技术创新从单一突破向融合突破方向演进,“硬”能力和“软”实力并重。我国机器人领域专利申请量全球第一,机器人与人工智能、新型传感、生物仿生、新材料等技术融合,突破了视觉定位、信息感知与导航、多任务规划与智能控制等一批重大共性技术,在仿生感知与认知、电子皮肤等前沿技术领域取得原创性成果。机器人成为发展智能制造、支撑国家重大战略工程实施的关键装备。“机器人+”形成跨行业共识。工业机器人应用已覆盖国民经济71个行业大类、226个行业中类,制造业机器人密度达到每万名工人392台,位居世界第五位。我国占据全球新增工业机器人装机量半壁江山,在役工业机器人数量占全球1/3。机器人成为超前布局未来产业的重要方向。以人形机器人为代表的仿生机器人被纳入未来产业创新发展的重点标志性产品。“大脑”“小脑”“肢体”相关的一批关键技术取得突破。例如,国内自主研发的人形机器人,已成功运用人工智能大模型对多模态信息进行理解,高效转化为机器人的运动控制指令。
·机器人产业成为现代化产业体系的关键一环
我国机器人产业发展保持稳步增长态势,成为全球机器人第一生产大国和第一大消费市场。国家统计局数据显示,2023年我国工业机器人产量为43万套,比2015年增长了13倍。服务机器人产量快速增长,2023年产量达783.3万套,是2019年的2.3倍,年均增速20%以上。国际机器人联合会数据显示,我国工业机器人消费量由2013年的3.7万套快速增长至2022年的29.7万套,累计增长8倍,2022年消费量占全球总量的53.7%。一批自主品牌机器人企业快速崛起。企业核心竞争力和生态主导力显著增强。根据中国机械工业联合会机器人分会调研显示,自主品牌工业机器人国内市场占有率有望超过40%。机器人领域专精特新“小巨人”企业、单项冠军示范企业累计超400家。埃斯顿、埃夫特、汇川等企业的工业机器人年销量突破万台。协作机器人、物流机器人、水下机器人等产品成功进军国际市场,占据全球主要市场份额。核心功能部件自主可控能力显著提升,部分龙头企业产品进入国际机器人领军企业供应链体系。
·仍存在产业基础不牢、产业链创新链融合不足、生态发展环境尚需优化等问题
产业发展基础依然不牢。我国机器人产业起步较晚,创新能力一直处于跟随状态,共性技术研发和产品正向设计能力较薄弱。基础共性技术存在差距。例如,机器人自主行为技术路线仍不清晰,环境理解、任务理解、常识知识表征等智能理论和方法尚未突破;机器人功能安全和信息安全仅有部分企业能够达到国际同类产品水平。核心零部件在产品一致性、质量可靠性等方面仍与国际先进水平有差距。例如,国内大负载RV减速器在产品系列、一致性、精度保持性等方面,高性能控制器在产品技术成熟度、基础性能、扩展性、易用性等方面与国外产品相比有较大提升空间。高端力觉传感器、视觉传感器、编码器、控制芯片等产品与国外相比存在较大差距,部分基础软件和元器件底层技术尚未完全掌握,仿真训练软件等关键研发工具链仍受制于人,“软”能力亟待提升。质量基础亟需夯实,有关性能标准及检测认证技术滞后产业发展。例如《工业机器人性能规范及其试验方法》自2013年以来未再更新。
产业链创新链融合仍需深化。机器人是多学科强相关系统工程,单点技术突破对机器人技术水平提升非常有限,差距往往存在于芯片、研发工具链、算法模型等跨领域共性技术。多数行业企业采取跟踪模仿发展路径,正向设计创新能力不足,对技术产品“知其然而不知其所以然”。亟需整体性、系统性技术研发及产业化布局,建立共性技术基础研究、工程化研发、中试验证、产业化转化、高端应用迭代的正向循环,加强共性技术研发、中试和应用验证能力建设。目前,机器人高端应用领域需求方对于自主品牌机器人缺乏信心,认为替换的风险成本较高。中国机械工业联合会机器人分会数据显示,在汽车、电气电子两大工业机器人应用行业,自主品牌市场占有率仅为18.5%、27.9%,在装配、焊接、喷涂、磨抛、铆接等关键工艺环节,自主品牌仍需迎头赶上。
产业发展生态环境仍需优化。国内机器人产业在诸多领域尚未形成包括技术研发、应用验证、标准制定、检测认证等在内的完整的、成熟的产业生态。例如,国内机器人操作系统起步晚,长期以来机器人企业已形成“使用惯性”,对国产工业实时操作系统不敢用、不愿用,难以建立统一的机器人操作系统应用生态。缺乏面向各类机器人的核心零部件、元器件、软件与高端整机的适配验证平台。亟需构建与时俱进的整机和基础产品关键技术指标标准规范,依托国家测评机构贯标认证,引导行业从低价竞争的“负面卷”走向关键技术性能提升的“正向卷”。以服务机器人和特种机器人为代表的细分领域行业标准、检测认证等需求迫切。
面向“十五五”的机器人产业发展思路及原则
要以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面落实党中央战略部署,坚持以新发展理念为引领、以科技自立自强为支撑、以建设制造强国和推进新型工业化为战略重点、以满足人民美好生活需要为根本目的。坚持规划引领,真抓实干、久久为功,依托我国完整的产业门类、广阔的应用市场、丰富的创新资源、良好的发展环境、完善的产业生态,探索适合我国国情的机器人产业发展之路。到2027年,我国机器人产业综合实力将迈向全球第二梯队前列,初步成为全球主要的机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地之一。到2030年,我国机器人产业综合实力将迈入全球第一梯队,成为世界机器人强国。
一是坚持问题导向、应用牵引。要以产业发展面临的问题挑战为工作出发点,从战略性行业、重大工程应用中找短板弱项,时不我待推进关键核心技术攻关,只争朝夕突破“卡脖子”问题,通过整机攻关和应用牵引带动零部件、元器件、软件等基础产品共同进步。
二是坚持系统观念、重点突破。多维技术融合创新是机器人发展演进的重要驱动力。要跳出装备的固化思维,系统性统筹推进人工智能、基础软件、芯片、新材料、多模态感知等众多关联领域技术突破,整合产学研用各方力量来实现协同创新。注重抓主要矛盾和矛盾的主要方面,发挥新型举国体制优势,集中力量重点突破一批标志性整机产品和基础产品,支持一批标杆性企业发展,培养一批企业家和战略科学家。
三是坚持守正创新、保障安全。机器人的创新发展改变了人类生产模式和生活方式,但不是为了替代人,而是更好地服务于人。要始终坚持以人民为中心的发展思想,把机器人产业发展同满足人民美好生活需要紧密结合起来。统筹发展和安全,注重机器人功能安全、信息安全和网络安全,加强伦理安全的研究和前瞻谋划。
四是坚持规划引领、胸怀天下。高标准谋划机器人产业发展路径,多措并举推动机器人科技研发和产业化进程,更好为促进经济社会发展、造福人民服务。推动高水平对外开放,打造产业合作新名片,加强与全球科创和产业主体的合作,支持更多中国机器人标准、产品、解决方案“走出去”。
面向2030的机器人产业发展七大行动建议
行动一:核心技术“突破”
一是面向解决基础、共性技术问题,接续实施机器人领域国家重点研发计划。习近平总书记指出,核心技术的根源问题是基础研究问题,基础研究搞不好,应用技术就会成为无源之水、无本之木。机器人是多学科交叉、前沿技术聚合的领域,需要系统性、原创性的基础研究和共性技术研发来支撑。建议依托国家重点研发计划,对技能作业、自主编程、生机电融合、多模态感知与交互、仿真训练等共性技术的基础理论研究和技术攻关进行前瞻布局。谋划建设机器人共性技术供给平台。二是面向工程化、产业化问题,发挥产业基础再造工程和重大技术装备攻关工程引领作用,以标志性整机产品攻关带动基础能力提升。谋划实施科技重大专项,聚焦重点行业、关键工艺环节所需,支持用户企业、机器人企业和基础环节企业开展联合攻关,锚定突破一批重大整机产品和基础产品,攻关一批处于并跑和领跑位置的重大战略性技术,打通技术向产品和系统解决方案转化的闭环,塑造行业发展新优势。三是面向未来产业发展布局需要,积极布局仿生机器人、专用大模型、电子皮肤等引领性、前瞻性技术产品。充分发挥科技领军企业带动作用和社会资本力量,支持北京、上海、深圳等有条件的地方先行先试,央地联动打造面向未来的机器人新型创新载体。建立成果阶段性转化和容错机制,注重引领性、前瞻性技术攻关所带来的“沿途下蛋”效应。例如,人形机器人整机的攻关,同步带动“大脑”“小脑”“肢体”相关的感知、规划、控制、执行等多维技术和产品的创新。
行动二:质量基础“提档”
一是完善机器人标准体系。优化全国机器人标准化技术委员会组织体系,结合新技术新应用,增设细分领域分委会。尽快更新机器人分类标准和质量性能评价标准,加快布局研制可靠性、信息安全、智能化、伦理等共性技术标准,以及新兴领域产品标准、应用标准等,统一检测认证标准。修订发布工业机器人行业规范条件,探索研究机器人伦理相关标准规范。二是提升机器人检测认证公共服务能力。支持国家机器人检测与评定中心和公共服务平台开展能力建设,提升研发赋能、性能检测、安全检测能力,助力企业提高机器人产品全生命周期的管理能力。持续开展国产零部件、元器件、材料和软件测试、国内外对标验证和技术标准试验验证。推动实施中国机器人认证(CR)升级版,提升市场认可度和国际影响力。
行动三:高端应用“开放”
一是实施“机器人+”应用行动升级版。好产品是用出来的。要面向经济社会发展和民生改善需求,结合制造业、农业、医疗健康、养老、应急、矿山、公安、建筑等行业应用特点,继续做好应用覆盖面广、辐射带动作用强的典型场景遴选和推广,探索开展面向行业高端应用需求的“揭榜挂帅”遴选。推动将机器人创新应用纳入上述重点行业发展规划,联合打造重点行业应用先导区,以需求变化引领推动机器人新技术新成果惠及更多人民、更多行业。二是推动央企、地方大型国有企业开放高端应用场景。央企具备需求规模大、产业配套全、应用场景多等优势。结合国家新型工业化、“人工智能+”、数字化转型等重点工作推进,支持中央企业引领、带动地方大型国有企业主动开放应用场景,合作打造“机器人+”应用,“以应用带技术”加快实现技术产品迭代升级、增长动能转换。三是发挥好“机器人+”应用供需对接公共服务平台作用。组织产需精准对接,加快成熟场景普及推广,打造新兴领域产品创新展示样板间,梳理细分领域特色应用需求,助力各行业、各地区主管部门分类施策拓展机器人应用深度广度。
行动四:四链发展“融合”
一是以提升行业中试验证能力为抓手,推动产业链和创新链贯通。机器人需要在真实工况下、成组连线中去验证,才能实现迭代升级。要积极布局建设一批基于重点行业真实工艺需求的中试验证平台、基地,引导现有机器人制造业创新中心、全国重点实验室等创新载体,加大对中试能力的投入。通过抓中试验证来降低自主创新产品的开发和应用成本,畅通创新链和产业链循环。二是以产教融合、产融结合为切入点,强化人才链和资金链建设。加强机器人产业人才体系建设,发扬行业内企业家精神,依托重大项目建设战略科学家梯队,组织实施机器人产业卓越工程师薪火计划、制造业人才支持计划、职业技能提升行动,培养大批卓越工程师、大国工匠和更多高技能人才。支持更多高校和职业学校开设机器人相关专业,推动将机器人产业纳入国家产教融合创新工作的重点。发挥国家产融合作平台作用,引导更多耐心资本支持机器人产业发展,探索设立国家机器人产业投资基金。
行动五:市场主体“雁阵”
一是鼓励央企、科技领军企业争当“头雁”,勇挑重担、敢打头阵,争当机器人原创技术策源地,支持做强做优做大,引领产业链协同创新和供应链稳定配套,提升产业生态主导力。二是支持培育一批机器人领域单项冠军示范企业和一大批机器人领域专精特新“小巨人”企业。激发创新活力,引导专业化、差异化发展,打造“独门绝技”,提升产业链供应链话语权,与中央企业、科技领军企业共筑融通发展的市场“雨林”。三是大力弘扬企业家精神和企业工匠精神。依托世界机器人大会等活动,选树一批行业企业家、工匠典型,提炼总结行业精神,加大宣传推广力度。四是推动组建中国机器人行业协会。充分发挥行业组织平台作用,加强对重大战略性问题的前瞻研究,发布机器人产业发展指数,引导行业自律、规范发展。
行动六:安全底座“筑基”
一是提升产业链供应链安全和韧性水平。深入实施重点产业链高质量发展行动,坚持底线思维,着力补齐短板、拉长长板、锻造新板,增强产业应对极端情况的能力和底气。二是强化网络安全、信息安全、数据安全防护。建设机器人安全测试验证平台,完善国家机器人漏洞数据库和信息安全、数据安全测试工具,推动建立产品信息安全风险和产品应用数据安全风险评估和认证制度,全面提升机器人防攻击和数据防泄漏能力。强化提升机器人商用密码应用集成性产品、密码融合应用等的安全检测、仿真测试、联合管控、适配验证、风险评估、综合评价技术能力。三是高度关注伦理安全。加强对机器人新技术、新模式、新业态发展趋势的预判,推演机器人创新产品应用带来的潜在风险和监管挑战,前瞻谋划布局伦理标准规范、法律监管,及规则设计。探索推动机器人“一机一码”登记备案制度,为机器人身份识别、行为规范、数据安全等提供溯源和支撑。引导企业在研发设计阶段把伦理标准规范纳入机器人系统中,降低潜在的安全风险。
行动七:开放合作“升级”
一是支持我国机器人企业“走出去”。依托“一带一路”和区域全面经济伙伴关系协定,促进我国机器人成熟技术、产品和解决方案对外转移和市场开拓,同时主动融入全球供应链体系。研究完善出海配套保障机制,推进国际专利保护、进出口通关便利化等。二是深化开展国际科技和产业合作。积极策划政府间机器人领域科技合作项目,支持开展多双边机器人行业技术交流与合作。支持国内行业组织、评测认证机构参与国际组织工作,提升我国机器人产业国际影响力,促进行业标准与体系认证的国际互认。三是搭建开放共享国际合作平台。支持世界机器人合作组织发展,持续办好世界机器人大会、中国国际工业博览会等活动。
作者:董凯 中国电子信息产业发展研究院科技处处长,机器人质量基础共性技术测评工信部重点实验室副主任