2008年--外文翻譯--中國(guó)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展報(bào)告（譯文）

1、<p><b>　　中文4500字</b></p><p>　　出處：Wang T, Lei X, Chou W. The Development of Robot Technology in China.[C]// Intelligent Robotics and Applications, First International Conference, Icira 2008,

2、Wuhan, China, October 15-17, 2008 Proceedings. 2008:1-9.</p><p>　　中國(guó)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展報(bào)告</p><p>　　摘要：近些年來，機(jī)器人技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。這篇文章摘取了一些關(guān)于中國(guó)機(jī)器人學(xué)研究及發(fā)展的圖片，尤其是在工業(yè)機(jī)器人、專用服務(wù)機(jī)器人及家用服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域。此外，針對(duì)新型機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展過程中的低效率難題，提出對(duì)模塊結(jié)構(gòu)

3、，中間件和關(guān)鍵功能模塊構(gòu)建統(tǒng)一的平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)，從而提高中國(guó)機(jī)器人企業(yè)的全球競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　關(guān)鍵字：工業(yè)機(jī)器人，專業(yè)機(jī)器人，家用機(jī)器人，功能模塊</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　眾所周知，制造業(yè)及技術(shù)正面臨經(jīng)濟(jì)全球化的挑戰(zhàn)，尤其是在綠色制造技術(shù)、高集成制造技術(shù)、信息制造技術(shù)及極端環(huán)境下的制造技術(shù)。為了保持

4、在全球舞臺(tái)上的競(jìng)爭(zhēng)力，未來的工業(yè)制造必須把最高的生產(chǎn)力和靈活性與最小的生產(chǎn)設(shè)備生命周期成本及熟練的勞動(dòng)力結(jié)合在一起。</p><p>　　自1970年以來，機(jī)器人已經(jīng)被引入以協(xié)助工人完成某些任務(wù)，比如汽車裝配，電子設(shè)備，金屬及塑料件加工以及處理各種半成品。信息技術(shù)、通訊技術(shù)和機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)的使用已經(jīng)成為了提高生產(chǎn)率，創(chuàng)造就業(yè)資格，從而提高制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵技術(shù)。此外，機(jī)器人常常代替人去做繁瑣甚至危險(xiǎn)的工作。通過

5、機(jī)器人的應(yīng)用，產(chǎn)品質(zhì)量和人們的健康也得到了提升。因此，機(jī)器人在全球范圍內(nèi)的需求一直在增加。截至到2010年底，大約有1200臺(tái)工業(yè)機(jī)器人在全球范圍內(nèi)的工廠工作[1]。</p><p>　　伴隨著在汽車行業(yè)和其他行業(yè)，如電氣/電子工業(yè)，化學(xué)工業(yè)，金屬工業(yè)，食品、飲料行業(yè)的投資加大，IFP統(tǒng)計(jì)部門估計(jì)2007年全球工業(yè)機(jī)器人投資將會(huì)增加10%左右。如圖1所示。</p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)

6、，對(duì)很多國(guó)家尤其是日本，歐洲等國(guó)家來說，人口老齡化是一個(gè)非常急迫的問題[2]。</p><p>　　人口出生率的下降，在日常生活中照顧老年人口的需要以及勞動(dòng)力短缺的問題擴(kuò)大了機(jī)器人的工作區(qū)域。與此同時(shí)，隨著工業(yè)IT技術(shù)，控制技術(shù)，組件性能的發(fā)展，機(jī)器人的機(jī)械性能得到了大幅改善。因此，它已經(jīng)具備足夠的智慧和力量來為人們?nèi)粘Ｉ罘?wù)[3]。</p><p>　　圖 1全球工業(yè)機(jī)器人統(tǒng)計(jì)報(bào)告（從

7、IFR統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)報(bào)告）</p><p>　　鑒于機(jī)器人在未來生活中扮演的重要角色， 它一直是政府和企業(yè)資助研究的主要課題[4]。在美國(guó)，有數(shù)個(gè)由美國(guó)國(guó)防部資助的發(fā)展軍事機(jī)器人的計(jì)劃，包括自主機(jī)器人計(jì)劃，聯(lián)合機(jī)器人程序，無人機(jī)地圖，無人水下航行器等[5]。此外，微軟提出了一個(gè)新的概念。</p><p>　　那就是機(jī)器人與早期的PC產(chǎn)業(yè)比較類似，并提供一個(gè)共同的平臺(tái)，即微軟機(jī)器人工作室，以支持不

8、同的客戶，硬件和應(yīng)用[6]。在未來，每個(gè)家庭擁有自己的機(jī)器人不再是夢(mèng)想。</p><p>　　歐洲于2007年1月開始第7研究框架計(jì)劃。全部預(yù)算達(dá)到了760億歐元，執(zhí)行時(shí)間為從2007年到2013年[7]。此外，在機(jī)器人技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域有一大批有代表性的綜合性項(xiàng)目，如SMErobot，PiSA ，STREO，和SIARAS。作為亞洲最大的機(jī)器人市場(chǎng)，日本政府和企業(yè)開始極端條件下的機(jī)器人計(jì)劃，微機(jī)器人計(jì)劃，人形機(jī)器人

9、計(jì)劃，原子項(xiàng)目以開發(fā)不同類型的機(jī)器人和技術(shù)[8]。韓國(guó)也開始了先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)計(jì)劃和個(gè)人機(jī)器人技術(shù)方案，以此來開發(fā)工業(yè)機(jī)器人，家用機(jī)器人和特種機(jī)器人[9]。</p><p><b>　　中國(guó)機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)</b></p><p>　　中國(guó)制造正向持續(xù)創(chuàng)新型轉(zhuǎn)型，并將工藝、生產(chǎn)設(shè)備和服務(wù)視作提高其全球競(jìng)爭(zhēng)力與人民生活水平的關(guān)鍵因素。在機(jī)器人領(lǐng)域的研究和開發(fā)力度將強(qiáng)有力的

10、為中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和就業(yè)創(chuàng)造新的機(jī)遇。</p><p>　　與此同時(shí)，中國(guó)的機(jī)器人技術(shù)在近些年里取得了巨大進(jìn)步。國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要“（2006-20102020年）明確表示中國(guó)服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展戰(zhàn)略，中國(guó)應(yīng)研究通用的基礎(chǔ)技術(shù)，如設(shè)計(jì)方法，制造過程，智能控制，系統(tǒng)集成等。在政府支持下，一些機(jī)器人企業(yè)，新松集團(tuán)，博時(shí)集團(tuán)，智通機(jī)器人公司，正在快速發(fā)展。此外，一些合資企業(yè)，首鋼安川機(jī)器人公司，ABB的機(jī)器人制造

11、公司，也都成長(zhǎng)于中國(guó)。此外，一些來自大學(xué)的高科技公司也專注于機(jī)器人高科技新產(chǎn)品。</p><p>　　從使用范圍的考慮，中國(guó)機(jī)器人研究領(lǐng)域主要有三個(gè)方向，包括工業(yè)機(jī)器人，專業(yè)服務(wù)機(jī)器人和家庭使用機(jī)器人。</p><p><b>　　工業(yè)機(jī)器人</b></p><p>　　作為亞洲第三大機(jī)器人市場(chǎng)，中國(guó)機(jī)器人投資一直在快速增加。在2006年，約安

12、裝5800臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，較前一年增長(zhǎng)29%。工業(yè)機(jī)器人已主要用在汽車行業(yè)和電氣/電子行業(yè)，包括他們的供應(yīng)鏈，占機(jī)器人總銷售的60%以上。為了提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，許多機(jī)器人企業(yè)加大投入來著重開發(fā)核心技術(shù)和具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的部分，如圖2所示。海爾集團(tuán)已經(jīng)取得了每年出售超過1000臺(tái)的工業(yè)塑料成型機(jī)器人的產(chǎn)品和銷售額。近年來，企業(yè)投入更多的技術(shù)力量和資金來啟動(dòng)關(guān)于汽車及零部件生產(chǎn)線集成制造軟件項(xiàng)目的研究，并取得了一些進(jìn)展。</p>

13、<p>　　作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，中國(guó)開始了多項(xiàng)國(guó)家重大項(xiàng)目，以改善基礎(chǔ)設(shè)施，這需要一些可以在特殊環(huán)境下工作的特殊的工業(yè)機(jī)器人著眼于國(guó)家重大工程需求，一系列特殊工業(yè)的機(jī)器人的被開發(fā)以取代國(guó)外產(chǎn)品，如燃料管道檢測(cè)機(jī)器人和電力維修和操作的機(jī)器人等。在西氣東輸工程中，燃料管道檢測(cè)機(jī)器人沿軌道探測(cè)海底油氣管道，以確保安全和保持石油天然氣輸送過程中的低環(huán)境污染。</p><p>　　圖 2點(diǎn)焊機(jī)器人和裝配機(jī)器人&

14、lt;/p><p><b>　　專業(yè)使用機(jī)器人</b></p><p>　　機(jī)器人可以為士兵在戰(zhàn)場(chǎng)上提供保護(hù)，并且在一些極端環(huán)境比如災(zāi)區(qū)、有毒泄漏區(qū)域、核泄漏區(qū)域代替人們進(jìn)行處置。它擴(kuò)大了人們的工作條件和改善了人們居住條件。因此，更多的多專業(yè)用途的機(jī)器人出現(xiàn)在我們的日常生活中。截至2006年底，全球已安裝約40000臺(tái)用于專業(yè)使用的機(jī)器人。其中，超過9000臺(tái)應(yīng)用在防御，

15、救援和安全方面，在專業(yè)使用機(jī)器人總數(shù)中占據(jù)最高的比例。此外，在2010年它還將在防御、救援和安全方面繼續(xù)保持高增長(zhǎng)。如圖3所示。</p><p>　　圖 3.在2006年底之間專業(yè)使用機(jī)器人的銷售的的比較和（從IFR統(tǒng)計(jì)報(bào)表數(shù)據(jù)）在2007-2010年的預(yù)計(jì)銷售</p><p>　　對(duì)于中國(guó)來說，以人為本是制定政策和研究方向的核心思想。人們生活條件改善和安全是機(jī)器人研究的首要問題。因此，專

16、業(yè)使用機(jī)器人的研究可以分為兩種類型：一種是用于人們安全，另一種是用于改善人們生活條件。</p><p>　　為了提高人們的安全標(biāo)準(zhǔn)，一系列用于石油化工，礦山和災(zāi)難救援，反恐和反暴力的專業(yè)使用機(jī)器人被開發(fā)。通過這些機(jī)器人的幫助，人們可以擁有一個(gè)生活和工作得安全環(huán)境。由中國(guó)開發(fā)的反恐和反暴力的機(jī)器人已被用于人民代表大會(huì)的安全檢測(cè)，并協(xié)助警方來保證2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世界博覽會(huì)的安全，如圖4所示。此外，

17、中國(guó)已經(jīng)把更多的注意力放在發(fā)展專業(yè)用途的機(jī)器人上，以幫助人們?cè)跇O端環(huán)境下做出科學(xué)研究，包括用于在水下，冰層，油氣田工作的機(jī)器人。著眼于極地極端的環(huán)境中，提出了一種制造小型無人飛行器的建議。在2007年10月，在南極它成功地實(shí)現(xiàn)了科學(xué)研究，制作了一份詳細(xì)的關(guān)于南極中山站周圍冰蓋溫度的調(diào)查表，如圖5所示。</p><p>　　健康是人們生活條件的重要指數(shù)，因此外科手術(shù)機(jī)器人是專業(yè)使用機(jī)器人的一個(gè)重要分支。</p

18、><p>　　圖 6外科手術(shù)機(jī)器人和骨科機(jī)器人</p><p>　　在中國(guó)越來越多的外科手術(shù)機(jī)器人被使用以期提高高精密先進(jìn)醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備的水平。通過手術(shù)機(jī)器人，手術(shù)的精確度得到了穩(wěn)定提高，且手術(shù)成本作出相應(yīng)遞減。腦外科手術(shù)機(jī)器人可以為醫(yī)生精確的提供所需要的位置，并且成功進(jìn)行了2000多例臨床應(yīng)用。通過坐標(biāo)變換，骨科機(jī)器人已經(jīng)成功應(yīng)用于為50個(gè)臨床病例進(jìn)行遠(yuǎn)端釘孔鎖定，減少X射線輻射劑量并且縮短了

19、手術(shù)時(shí)間，如圖6所示</p><p><b>　　家用機(jī)器人</b></p><p>　　中國(guó)是一個(gè)制造業(yè)大國(guó)，擁有堅(jiān)實(shí)的產(chǎn)品制造基礎(chǔ)。廣東，江蘇和浙江省如此多的生產(chǎn)玩具，醫(yī)療保健和家用設(shè)備的工廠以至于為家用機(jī)器人的推廣打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過基礎(chǔ)技術(shù)的提高，中國(guó)在家用機(jī)器人市場(chǎng)占據(jù)了較好的市場(chǎng)份額。</p><p>　　與傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人相比，

20、家用的機(jī)器人需要工作在常見的生活條件，其中充滿了突發(fā)障礙。</p><p>　　由于很難對(duì)真實(shí)環(huán)境做一個(gè)精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)，因此家用機(jī)器人需要有足夠的智慧和移動(dòng)性來為人們服務(wù)。</p><p>　　圖 7 人形機(jī)器人和教學(xué)機(jī)器人</p><p>　　國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要“（2006-20102020年）明確表示中國(guó)服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展戰(zhàn)略，中國(guó)應(yīng)研究通用的基礎(chǔ)技術(shù)，

21、如設(shè)計(jì)方法，制造過程，智能控制，系統(tǒng)集成等。</p><p>　　因此，家用機(jī)器人的發(fā)展可以分為兩個(gè)層次：高層是先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，包括仿人機(jī)器人樣機(jī)，智能控制系統(tǒng)，和組件。此外，開發(fā)老年人用系列產(chǎn)品＆殘疾人用輔助機(jī)器人，包括智能輪椅，智能行走援助機(jī)，康復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)器人，多功能護(hù)理床等低層是低成本家用機(jī)器人的發(fā)展，其中包括先進(jìn)的教育機(jī)器人和競(jìng)賽機(jī)器人，智能玩具，娛樂機(jī)器人，網(wǎng)絡(luò)娛樂機(jī)器人，等等這兩個(gè)層次有不同的側(cè)重點(diǎn)。高

22、層側(cè)重新技術(shù)和組件的積累，低層側(cè)重于產(chǎn)品應(yīng)用。高層發(fā)展起來的技術(shù)可以用于提高低層產(chǎn)品的智能性。</p><p><b>　　機(jī)器人模塊結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　伴隨著老年社會(huì)的到來，為人們?nèi)粘Ｉ罘?wù)的機(jī)器人將會(huì)有巨大市場(chǎng)，比如說醫(yī)院、福利設(shè)施、家庭等地方都需要大量這類機(jī)器人。然而，對(duì)于服務(wù)機(jī)器人的要求因用戶的不同而不同。機(jī)器人企業(yè)必須改變按訂單生產(chǎn)的業(yè)務(wù)模式

23、，以滿足市場(chǎng)需求。</p><p>　　因?yàn)楫?dāng)前的機(jī)器人有它自己的結(jié)構(gòu)和控制軟件所以制造機(jī)器人是非常復(fù)雜的。機(jī)器人企業(yè)需要耗費(fèi)大量的工作，選擇組件，設(shè)計(jì)功能，為組件編寫不同的驅(qū)動(dòng)軟件，并測(cè)試每個(gè)組件來開發(fā)新產(chǎn)品。也正因?yàn)闄C(jī)器人產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間如此之長(zhǎng)，阻礙了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。</p><p>　　為了解決這個(gè)問題，企業(yè)對(duì)擁有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和平臺(tái)具有強(qiáng)烈需求，因此，企業(yè)可以選擇標(biāo)準(zhǔn)的功能模塊來開

24、發(fā)新的機(jī)器人產(chǎn)品，，只是更加注重用戶需求，而不是某些硬件</p><p>　　結(jié)構(gòu)，如圖8所示。因此，新產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間將會(huì)縮短并且效率將會(huì)大幅提高。</p><p>　　對(duì)于未來機(jī)器人產(chǎn)業(yè)而言，機(jī)器人中間件和功能模塊將是構(gòu)建統(tǒng)一的平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)[10]。</p><p>　　中間件是被定義為介于操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序之間的一類軟件技術(shù)。它可以提供一個(gè)共同在分布式系統(tǒng)

25、編程抽象。功能模塊是支持機(jī)器人組件功能的軟件模塊，如傳感器，控制器和電動(dòng)機(jī)。基于統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，孤立部件由中間件包裝來構(gòu)造功能模塊。那么新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)只是一些功能模塊的組合，比如說傳感器功能模塊，執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能模塊，控制功能模塊等。因此機(jī)器人企業(yè)可以快速的開發(fā)新產(chǎn)品。</p><p>　　比如說，一個(gè)機(jī)器人臂由傳感器模塊輸出關(guān)節(jié)角度，控制模塊對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸送控制命令組成，而這些控制命令又是基于傳感模塊信息和執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊

26、來產(chǎn)生的。此外，機(jī)器人臂也被用作設(shè)計(jì)人形機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人的手臂功能模塊。</p><p>　　圖 8機(jī)器人模塊結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　挑戰(zhàn)和解決措施</b></p><p>　　盡管近些年來中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，但仍然存在很多急需解決的問題。首先，機(jī)器人的研究已接近國(guó)外，但工業(yè)機(jī)器人在序列化和質(zhì)量方面是不夠的，因此，很難提高

27、企業(yè)在全球市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。第二，小企業(yè)積極配合學(xué)校，但大企業(yè)幾乎沒有與大學(xué)的合作。</p><p>　　因此，技術(shù)對(duì)話的結(jié)果并不好。第三，大量原型被開發(fā)，在一些關(guān)鍵部件和技術(shù)方面仍存在性能差距，以及一些傳感器和執(zhí)行器都是依靠進(jìn)口。</p><p>　　為了保持中國(guó)機(jī)器人的長(zhǎng)期健康發(fā)展，一些解決方案應(yīng)該使用：</p><p>　　1.使用工程作為指標(biāo)來指導(dǎo)研究的創(chuàng)新和

28、整合，包括焊接，裝配汽車，納米制造用于人工心臟，人形機(jī)器人打乒乓球等，培育了一些大機(jī)器人企業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品。</p><p>　　2.制定標(biāo)準(zhǔn)的模塊式結(jié)構(gòu)，中間件，關(guān)鍵的功能結(jié)構(gòu)和技術(shù)，并在家庭，敬老院，和工廠做應(yīng)用示范。</p><p>　　3.選擇一些方向建立產(chǎn)，學(xué)，研聯(lián)盟，并加強(qiáng)國(guó)際學(xué)習(xí)和合作，來形成一些在世界上有影響力的方向。</p><p><b&g

29、t;　　5 總結(jié)</b></p><p>　　結(jié)合世界上機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)和研究課題，文中介紹了中國(guó)機(jī)器人發(fā)展?fàn)顩r和特點(diǎn)。根據(jù)國(guó)家政策和資金的支持，工業(yè)機(jī)器人，專業(yè)用途的機(jī)器人，家用機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)在最近取得了很大進(jìn)展。專注于機(jī)器人發(fā)展過程中的缺點(diǎn)，提出了相應(yīng)的解決方案，以提高中國(guó)機(jī)器人企業(yè)的全球競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　我們可以確信在中國(guó)十一五和十二五規(guī)劃期間機(jī)器人R＆D和它

30、的應(yīng)用將有很大的進(jìn)步。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]. World Robotics. Statistics, Market Analysis, Forecasts, Case Studies and Profitability of Robot Investment. IFR Statistical Department

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