工业机器人发展的五个阶段

  ”，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，行业也随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”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，并在本国全力发展机器人技术，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未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，他对这个领域有不少独到的见解。

  在回答这样的一个问题之前，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，同时还具备极高的复杂性。

  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。杨歌和记者说，行业一致认为的工业机器人发展可大致分为五个阶段。

  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。

  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解决能力。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。

  杨歌说：“因为 AGV 的机械工程复杂度相对来说还是比较低，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。”

  第三代工业机器人是由AI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AI算法的，但是随着AI在近十年的时间里快速的提升，这一代机器人，具备了AI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AI在未来会得到慢慢的变多的使用，使得生产流水线越来越复杂，也慢慢变得智能化。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。”

  杨歌表示，在他的定义里面，这样的流水线”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；有的机器人相对来说还是比较简单，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，需要更为复杂的计算，如果处理量再增加，则还需要云计算。

  第四代工业机器人被称为 AMR，AutomaticMobeltic 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慢慢的强，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 才会很成熟。”

  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能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非常成熟，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。

  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去看，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。

  一般由主构架（手臂）、手腕、驱动系统、测量系统、控制器及传感器等组成。 1图是

  ：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。70年代是世界科技

  里程碑：人类登上了月球，实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星。世界上

  》，蒋刚编著的。无论新手老手，相信都能用得上。 随机械、电子、控制理论与技术的快速

  自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。而我国工程机械装备制造业正处于由

  技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向

  领域的世界领头羊。 欧洲 欧盟第七研发框架计划已经投入了高达6亿欧元的经费于

  重要方面，受到了世界各国的重视。现在全世界核能发电量占总发电量的17%。但是这些核电站在建造

  技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。

  的基本组成、机械机构、运动学及动力学、控制管理系统、编程与调试、典型应用、管理与维护等内容。全书共7章，第1章介绍了

  2021年电赛F题 openmv4【2021年电赛作品】#全国大学生电子设计大赛