2.2　全球技术发展态势

2.2.1　全球政策与行动计划概况

面对巨大市场前景和重大发展机遇，世界各经济强国跃跃欲试，纷纷制定相关战略、计划及技术路线图，以抢占智能机器人发展的先机与主动权。

早在2009年，美国便发布了《机器人路线图：从互联网到机器人》，提出了机器人关键性技术及相关底层技术的近期和长期发展计划与目标。2011年，美国启动了“先进制造业伙伴计划1.0”，明确提出重点开发基于移动互联技术的第三代智能机器人；同年，在卡内基梅隆大学启动“国家机器人计划”，其目标是“建立美国在下一代机器人技术及应用方面的领先地位”。2012年，美国编制了《先进制造业国家战略计划》，提出要发展先进机器人、智能制造等领域的平台技术。2013年，美国发布了第2版“机器人技术路线图”，将智能机器人与20世纪互联网定位于同等重要地位，同时强调了机器人技术在制造业和医疗健康领域的重要作用。2016年，美国推出了第3版“机器人技术路线图”，对无人驾驶、人机交互、陪护教育等方面的机器人应用提出了指导意见。2017年，美国正式发布了《国家机器人计划2.0》，致力于打造无处不在的协作型机器人，让协作型机器人与人类伙伴建立共生关系。2018年10月，美国国家科学与技术委员会发布了《美国先进制造领先战略》，提出要在未来4年发展“先进的工业机器人”。2020年9月，美国发布了第4版“机器人技术路线图”，对第3版“机器人技术路线图”进展的审查和评估进行了更新，总结了制造业、生活辅助品、物流、农业、医疗、安全、运输7个领域的社会驱动力，提出了成本、高混合度、安全性、易用性、响应时间、鲁棒性6个方面的挑战，最终将挑战映射到架构与设计实现、移动性、抓取和操作、感知、规划和控制、学习和适应、人机交互、多机器人协作8个机器人研究领域，突出了在新材料、集成传感、规划/控制方法等方面的新研究内容，以及多机器人协作、鲁棒计算机视觉识别、建模和系统级优化方面的新研发内容。

日本作为机器人第一大国，始终保持对机器人产业的高度重视，制定了机器人技术长期发展战略，同时，日本政府将机器人作为经济增长战略的重要支柱。2014年6月，日本政府通过修订后的《新经济成长战略》，指出日本将加快研发护理、农业、建设等需求迫切的机器人，把机器人作为经济增长战略的重要支柱，通过发掘机器人的可能性，实现日本经济的增长。2015年，日本制定了《机器人新战略》，提出未来5年日本将重点发展机器人产业，认为日本要继续保持“机器人大国”的优势地位，就必须策划实施机器人革命新战略，将机器人与IT技术、大数据、网络、人工智能等深度融合。该战略制订了详细的“五年行动计划”，日本将围绕制造业、服务业、农林水产业、医疗护理业、基础设施建设及防灾等主要应用领域，展开机器人技术开发、标准化、示范考核、人才培养和法规调整等具体行动。2018年6月，日本政府在“人工智能技术战略会议”上推出了人工智能普及计划。该计划重点推动研发能与人类对话的智能机器人，并推动其在零售、服务、教育和医疗等行业的应用落地，尽早地解决劳动力成本和生产效率的相关问题。2019年，日本政府与机器人技术相关的预算增加至3.51亿美元，旨在将其建成全球机器人创新中心。

在欧洲市场，机器人技术创新一直是欧盟数字化议程、第七研发框架计划和2020地平线项目资助的重点优先领域。2013年，德国提出了“工业4.0战略”，将智能机器人和智能制造技术作为迎接新工业革命的切入点。该战略明确两大主题：一个是智能工厂，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；另一个是智能生产，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。2013年，法国推出了《法国机器人发展计划》，计划向机器人产业投资1.296亿美元。英国在2014年推出首个官方机器人战略RAS2020，并投资2.57亿美元用于发展机器人和自主系统。2014年，欧盟委员会宣布将与欧洲机器人协会合作启动“火花”计划（SPARC），到2020年投入28亿欧元用于研发民用机器人，机器人在制造业、农业、医疗、交通运输、安全等各领域的应用都被纳入该计划。2015年，SPARC发布了2016版“机器人技术路线图”，将机器人技术分为系统开发、人机交互、机电一体化、知觉、导航、认知6个技术集群，每个集群设置了相关的关键技术与方法，并且针对每个技术集群提出了阶段性目标。

在韩国，智能机器人被视为21世纪推动国家经济增长的10大“发动机产业”之一。在2008年3月，韩国制定了《智能机器人开发及普及促进法》，并于2009年4月公布了《第一次智能机器人基本计划》，逐步完成从传统制造型机器人向智能服务型机器人转变。2009年，韩国发布了“服务机器人产业发展战略”，目标是成为世界机器人强国。2012年，韩国发布了《机器人未来战略2022》，提出要通过推动机器人与各个领域的融合应用，将机器人打造成支柱产业，重点发展救灾机器人、医疗机器人、智能工业机器人及家庭机器人，实现all-robot时代愿景。2013年，韩国编制了《第二次智能机器人行动计划（2014—2018年）》，明确要求2018年韩国机器人国内生产总值达20万亿韩元，出口额为70亿美元，占据全球20%的市场份额，挺进“世界机器人三大强国”行列。2014年6月，韩国推出了被誉为韩国版“工业4.0”的《制造业创新3.0战略》。2015年3月，韩国又公布了经过进一步补充和完善后的《制造业创新3.0战略实施方案》，这标志着韩国版“工业4.0”战略正式确立。该方案提出了大力发展无人机、智能汽车、机器人、智能可穿戴设备、智能医疗等13个新兴引擎产业的具体措施，计划在2020年之前打造10000个智能生产工厂。2017年，韩国发布了“机器人技术升级路线图”，提出在制造、物流、农业、医疗、安全、个人服务等领域推进机器人研发应用的重点方向。2018年，韩国发布了《智能机器人产业发展战略（2018—2022年）》，提出“以中小制造业为对象，开发普及智慧型协同机器人，促进中小制造业生产力提升，强化机器人产业创新能力，提高核心零部件国产化比重，扩大机器人产业市场规模，增强整个社会对机器人的认知度”。2019年，韩国发布了《第三次智能机器人行动计划（2019—2023年）》，将制造业、特定的服务机器人、下一代关键零部件和关键机器人软件列为重点领域。2020年，韩国发布了《2020智能机器人行动计划》，计划投资1271亿韩元支持1500台先进机器人在制造业和服务业应用，投资59亿韩元支持开发用于可穿戴、脊柱手术和停车等新服务领域的智能机器人，同时支持关键机器人部件和软件的本地化，在客户端演示机器人技术，以及5G、人工智能和机器人的融合创新。

2.2.2　基于文献和专利统计分析的研发态势

1983—2018年全球智能机器人研究论文发表数量变化趋势如图2-1所示，1970—2018年智能机器人专利申请数量变化趋势图2-2所示。从图中可以看出，2000年之后，智能机器人领域相关论文与专利申请数量均呈现快速上升态势，尤其是近几年增长速度明显加快（2018年本领域的论文发表数量与专利申请数量较2017年有所下降，或因数据检索时仍有部分数据尚未收录到数据库中所致）。

图2-1　1983—2018年全球智能机器人研究论文发表数量变化趋势

图2-2　1970—2018年全球智能机器人专利申请数量变化趋势

主要国家智能机器人研究论文发表数量和专利申请数量对比分别如图2-3和图2-4所示，美国、中国、日本、德国在智能机器人领域的研发实力较强，它们在智能机器人领域的论文发表数量与专利申请数量均处于全球前列。卡内基梅隆大学、麻省理工学院、密歇根大学、东京大学、中国科学院、慕尼黑工业大学、丰田、爱普生、安川、库卡、波音、iRobot公司、山东鲁能智能科技、博世、欧地希等知名研究机构与企业均分布在上述国家。自2008年开始，中国在智能机器人领域的研究热度明显上升，中国在智能机器人领域的专利申请数量呈现明显增长趋势，并于2015年超越美国，位居全球第一，但是专利的来源主要集中在高校与科研院所。由此可见，中国智能机器人技术的研发主体仍为学术研究机构，产业化程度较低。

图2-3　主要国家智能机器人研究论文发表数量对比

图2-4　主要国家智能机器人专利申请数量对比

基于论文数据和专利数据的智能机器人技术领域关键词词云分别如图2-5和图2-6所示，从这两个图可以看出智能机器人技术布局情况。智能机器人领域的研究论文在路径规划、障碍回避、运动规划、控制系统、导航、定位、遥操作、计算机视觉、人机交互、人工智能等技术热点上较为集中；智能机器人领域所申请的专利在机器人系统、移动机器人、控制系统、智能、远程控制、图像传感器、驱动装置等方面较为集中。这些技术的研究与开发更加有利于推动机器人智能化程度的提高。

图2-5　基于论文数据的智能机器人技术领域关键词词云

图2-6　基于专利数据的智能机器人技术领域关键词词云