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第1章 席捲全球的機器人革命
「機器人紅利」時代
機器人革命的5個特徵
隨著雲端運算、大數據等資訊科技的發展，以機器人的研發、製造和應用為代表的智慧製造業已成為未來全球發展的主要方向。為搶占技術和市場制高點，世界各國紛紛將機器人產業上升為國家發展策略。
事實上，「機器人革命」不是簡單的有關機器人製造、應用的革命，而是在數位化、智慧化、資訊化的基礎上所爆發的革命，與第三次工業革命中的數位化、智慧製造、物聯網等新興產物有著千絲萬縷的關係。這場革命有助於實現對人的腦力勞動的代替，這是前兩次工業革命無法實現的。可以說，機器人作為已開發國家和開發中國家發展經濟的先進夥伴，不僅有助於緩解勞工壓力，提升工業生產效率，更能夠在改善工業產品效能、豐富產品功能等方面發揮關鍵作用，最終改善傳統工業生產方式所帶來的諸多弊端。
隨著機器人功能的不斷強大，越來越多的領域出現了智慧機器人的身影，這就使得人在工業生產中的角色和地位發生了深刻的變化。
一方面，機器人對生活、生產的介入使人類由「生產者」轉變為機器人的「管理者」，某一生產組合中對人的需求量有所下降；另一方面，人們對於機器人的高要求也意味著產業工人為此要不斷提高自己在程式設計、系統處理等方面的知識。所以，我們不僅要看到機器人時代所帶來的優勢，也要看到這個時代為我們提出的新要求，對國家乃至世界的產業分工形式、產業競爭優勢有深刻的了解，並對「機器人革命」所帶來的變化有所預見，奮而爭奪新時代產業競爭的主導權。
整體而言，「機器人革命」具有以下5個特徵。
(1) 新一代機器人以智慧化為核心特徵
隨著機器人複雜程度的加深，智慧化已成為衡量機器人效能的首要標準。具備人工智慧和多種感知力的機器人能夠對環境進行自動辨識，在無人狀況下也能夠進行簡單操作。高智慧機器人甚至能夠在未來根據訂單要求獨立完成生產線工作，真正打造無人工廠。
(2)新一代資訊科技的發展使機器人成為物聯網的終端
技術的進步使工業機器人大規模連線網路成為可能，這將實現生產系統的不斷擴大；多臺機器人之間的協同合作有助於完成更多複雜的操作，不斷提高生產效率；家庭機器人可以透過網路實現遠端監控，使我們的生活更加方便、快捷。
(3)機器人生產成本降低，CP值提高
機器人最初被稱為工業機器人，可見其主要應用在工業領域，相對來說價格也比較昂貴。隨著技術的不斷創新，機器人製造的成本在不斷降低，與傳統專業裝置的價格差也在不斷縮小。智慧化、精準化的機器人在某些個性化程度高、流程煩瑣、操作複雜的產品製造中甚至比傳統專業裝置更有優勢。相對低廉的價格也使機器人步入家庭、辦公室成為可能。
(4) 機器人應用領域逐步擴大
智慧化水準的提升使機器人在功能和技術層次上有了根本性的飛躍。機器人走出原本的汽車、電子產業，步入操作流程複雜的紡織、化工、食品等行業。在未來，機器人將會以其高智慧化應用於工業、生產、生活等各個領域。
(5) 人機關係發生深刻變化
資訊科技和工藝的成熟將會使人與機器人的連繫更加密切。一方面，電腦技術將會為人對機器人的控制提供更加標準的平臺，使機器人可以接收來自於手機、電腦等不同終端的指令；另一方面，人對機器人的信任會不斷提升，人會傾向於同機器人進行合作，而非控制。
機器人產業大國的「激烈競爭」
美國：From Internet to Robotics
美國早在20世紀60年代就開始了工業機器人的研發製造，但是由於國內的高失業率，美國政府並沒有將其作為重點發展專案，因而錯過了機器人發展的先機。
20世紀70年代末，藉助工業機器人而快速發展的日本汽車製造業使美國感到形勢緊迫，美國政府迅速制定採取了相應的政策和措施以挽回已經失去的機器人市場。儘管具備視覺、力覺的第二代機器人迅速占領了美國60%的市場，但是美國在機器人製造方面的「重理論、輕應用」問題並沒有得到很好的解決，這也成為美國打破歐洲、日本等國家壟斷態勢的障礙。
美國總統歐巴馬在2011年6月正式宣布啟動《先進製造夥伴計劃》，將發展工業機器人看作重振美國製造業的關鍵，並提出要投資28億美元進行第三代智慧機器人的開發。2013年美國釋出了機器人發展路線報告，其副標題就是「From Internet to Robotics」，由此可見，美國已經將機器人研發提到與20世紀網際網路同等重要的位置。
雖然美國工業機器人存在「重理論、輕應用」的問題，但也正是最初對理論的透澈研究使美國在工業機器人體系結構方面具備更大的優勢；機器人在效能、功能及精確度上也遠超他國；同時機器人語言研究發展較快，語言類型之多、水準之高是其他國家無法企及的。這些高品質的基礎效能加上美國原本就超前的資訊科技，使美國工業機器人的智慧化之路走得更加順暢。
美國將智慧化作為機器人研發的重點方向，不僅專注於人工智慧技術的研發，更是以降低機器人自重與負重比為目標，不斷研發新材料。除了原有的工業企業，以Google為代表的美國網際網路公司也開始涉足機器人領域，以避免科技公司走向衰退的命運。
Google在2013年收購多家科技公司，試圖藉助自身原有的虛擬網路技術基礎來推動智慧機器人的研發。目前，Google已經完成了在視覺系統、人機互動、強度與結構等關鍵領域的初步部署，這是Google挺進智慧工業機器人市場所邁出的第一步。若是其機器人部門能夠按照「組織全球資訊」的目標不斷發展，機器人應用所帶來的巨量資訊將會反過來推進Google的數據業務，實現Google公司的良性循環發展。
日本：具備成熟的配套體系
20世紀60年代的日本進入經濟高速發展時期，但這也加劇了勞動力不足的困境。日本從美國研發的工業機器人中找到緩解該困境的方法，透過引進、吸收、再創新，日本的工業機器人產業在20世紀80年代進入鼎盛時期，機器人在各個領域的廣泛應用，大大緩解了勞動力短缺的社會矛盾。
日本製造的機器人無論是在技術還是應用上都處於世界領先水準，占據著世界工業機器人市場的半壁江山。截至2012年，日本國內工業機器人的使用密度達到332臺/萬人。
日本工業機器人之所以能夠在幾十年的時間裡迅速崛起，首先得益於其完備的配套體系。機器人的技術基礎是微電子技術及機械電子一體化技術，日本的這兩項技術始終居世界領先地位，這就為日本工業機器人製造打下了堅實的基礎。同時日本的機器人研發企業在控制器、感測器等關鍵零部件方面也有硬體的技術支援，這種配套的產業體系實現了日本工業機器人的微型化、網路化及廉價化。
工業機器人在各領域的廣泛應用也推動了服務機器人產業的興起，如研發醫療機器人來應對高齡化問題、研發救災機器人來應對自然災害等。
日本政府的政策支持為其機器人產業的發展創造了良好的環境。在工業機器人發展初期，日本政府就不遺餘力地推行財稅、投融資政策來推動機器人的普及應用，同時也在技術政策上予以大力支持。這些政策激發了企業從事機器人產業的積極性，1980年成為日本的「機器人普及元年」。
日本政府在進入21世紀以後更是將機器人產業作為經濟發展的重點方向，並在2002年推出了「21世紀機器人挑戰計劃」。該計畫將機器人產業定位為高階產業，以將工業機器人應用到醫療、福利、防災等諸多社會領域為目標，推出了發展公共平臺、加大扶持力度、開發人機友好型機器人等一系列新舉措。日本經濟產業省在2004年的「面向新的產業結構報告」中將機器人列為重點產業。
隨著國際機器人產業競爭日趨激烈，日本政府在2014年擬將機器人作為經濟成長策略的重要支柱。與此同時，日本總務省、文部科學省等其他政府機構透過舉辦「機器人競賽」、「機器人獎」等社會活動來激發公眾對機器人的熱情，共同推動日本機器人產業的平穩發展。
德國：推動傳統產業的轉型更新
德國工業機器人產業起步稍晚於日本，但發展迅速。和日本一樣，由於第二次世界大戰後德國勞動力短缺和製造業工藝技術水準低下，德國不得不在工業技術領域尋求解決方法。
與日本不同的是，德國的工業機器人產業除應用於汽車、電子等技術密集型產業之外，還致力於藉助機器人實現傳統產業的改造更新，這使得德國工業機器人的銷量高於其他國家。有數據顯示，2012年德國工業機器人使用密度達273臺/萬人，德國已成為歐洲最大的多用途工業機器人市場。
德國在機器人市場中的超高地位離不開德國政府的幫助和扶持。德國政府始終將技術應用和社會需求相結合奉為機器人發展的最高原則。
20世紀70年代，德國政府在「改善勞動條件計劃」中對機器人使用做出強制規定：部分有毒、有害的危險工作職位必須使用機器人，這種行政手段真正將機器人推向了市場。1985年提出的「向智慧機器人領域進軍」的計畫使機器人開始應用於德國的各個產業。2012年德國推出「工業4.0」計劃，這個以建構「智慧工廠」為核心的計畫專注於工業機器人的靈活性和個性化，對機器人的感知能力、學習能力、人機互動能力提出了更高的要求。
德國聯邦教育及研究部已經開始對人機互動技術和軟體研發進行資助。如果該計畫成功，下一代機器人不僅能夠接受人類的遠端管理，還能夠解決工業發展中的高耗能問題，實現製造業的產業更新。
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