机器人智能时代，技术学习与构成

2016年的进度条已经进行了75%，整个上半年充斥在各种智能制造技术信息里面，VR虚拟技术、无人驾驶汽车技术、工业机器人技术......以十一黄金周为起点的最后一个季度，势必将被假期、节日、以及各类“年终盘点”所充斥。

这是一个信息爆点不断、记忆留存短暂的年代，存在感可刷却不可留。但是有一个行业，即使从10月份开始进入静默状态，3个月后也依然会出现在各大“年度热搜榜”的前十名榜单之内。这个行业就是“人工智能”–这个1950年诞生的“新兴老行业”，在2016年这一年计划释放了之前59年积攒的所有精彩。

虽然目前人工智能仍然受到相当多的质疑，在技术层面上仍然需要突破，但是一定可以预期的是在未来人工智能必定发挥其不可估量的影响。

实现人工智能社会化饱受最大争议的是工业机器人，“机器代人”是否真的能实现？在接下来的10-20年里，机器学习也许会渐渐取代白领和蓝领的工作，最终导致全社会范围的大规模动荡？不可否认在计算机方面人类不是人工智能的对手，但是在实际生活中，人类却能把机器人秒成渣，尤其在手的灵活性方面，智能机器人的手甚至不如孩童的手灵活，关键原因在于智能芯片的发展程度还不够高。

机器人毕竟是机器，在灵活性方面，机器手跟人类依旧有很大的差距，灵活性上无法与人的手相媲美。人类双手之所以灵活多姿，除了本身构造简单外，最关键的一个原因在于人脑的控制。人类的大脑拥有多重“智能”属性，可以说是最智能的，而人工智能也是在人的大脑意识中产生的。因此，尽管人工智能发展快速，但是截至目前依旧无法与人脑比较，想要完全实现人工智能需要的不只是时间。

人类与机器差距明显，受多方面影响

人手与机器手的差别有一部分原因在于构造上，人手虽然只有看似简单的关节，却具有十分强的灵活性，并且有许多的神经连接，具有很强的行动力，而机器手则是通过机械转动来完成行动，加之构造复杂，在行动上有所限制。

此外，人手上的皮肤遍布神经元，具有很灵敏的触感，能够与大脑相配合传递信息从而做出适当的改变。但是机器人没有触感，难以得到有效的信息反馈，在行动上太过死板。就比如捏泥人这种事，孩童也能通过器官感知得到的信息，从而捏出一个模型，但即使如此简单的事情，机器手却难以做到，因为看似简单的事情，对于灵活性也有很高的要求。

而实现这两点的前提条件都无法脱离一个关键因素，那就是大脑的信息反馈。因为人的手主要通过大脑控制，依据大脑反馈的信息采取行动，人脑处理信息的方式很迅速，能够在瞬间下达最合适的指令。但是机器手则是通过人工智能大脑，主要是通过程序来决定的，在应变能力上远不及人脑。就像一个孩童在行动上肯定不如成年人灵活，因为孩童的大脑还没有发育到成年人那种程度，这也是为什么说大脑决定了行动的原因所在。

人的大脑是最智能的，因为人的大脑能够处理感情这种复杂的东西，情感心理的变化都会影响行动的进行。而人工智能目前还不具备感情基础，也意味着人工智能还无法达到人脑那样的智能程度，在行动上自然也无法达到人手的高度。

机器人虽有局限性，却针对性更强

虽然机器手在灵活性和感知度上不如人手，但是却胜在精确度高，人工操作的误差较大，但是机器却能把这个误差缩小到极致，可以说是指哪打哪，应用性很强，因为这类机器人的出现就是专门为了解决这个问题的，然而也被局限在一个领域，不能成为多面手。这也说明智能机器人的发展有待进一步提升，只有当人工智能可以媲美人脑时，机器人才会更加智能化，从而应用到更多的领域中，达到解放人类双手的目的。

就目前来看，机器人发展的最大阻碍并不在机器本身，而在于人工智能大脑的发展。哪怕机器构造再精密，但是智能芯片的智能程度不足，机器人在灵活性上同样无法提升，就好比人类，四肢发达但是脑袋不灵光也没用。

盘点当下一些智能的机器人

当然还有更炫酷的，比如我国深圳优必选公司研制的阿尔法机器人，日本电气（NEC）研制的PaPeRo，日本Dentsu公司、Toyota以及东京大学联合研发的Kirobo，还有法国AldebaranRobotics公司研制的NAO机器人。

NAO是一款曝光率相对较高的机器人，不仅登上了机器人世界杯联赛，还被应用在大学等教育机构，可实现一定的互动教育功能，拟人化的设计也十分容易接近。

以上这些萌萌哒机器人，让我们眼界大开、脑洞大开，但我们今天的介绍重点是：工业机器人。

工业机器人

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行。工业机器人按照产业链上中下游可分为核心零部件，工业机器人本体，应用端集成三个环节。

1.核心零部件分析

机器人是如何实现复杂功能，根据指令完成复杂的动作呢？这就需要了解工业机器人的核心零部件及其功能。

工业机器人的核心零部件包括减速器、伺服和控制器。机器人的控制过程是由控制器发指令给伺服驱动，驱动伺服电机旋转，通过减速机执行动作。

其中，技术门槛最高的是减速机，其次是伺服电机和驱动，再次是控制器。三大核心零部件的减速器、伺服和控制柜成本分别占机器人成本的30%-50%，20%-30%，10%-20%。

1.1核心零部件之减速器

减速器是工业机器人中成本占比最高，毛利最大，同时难度也是最大的核心零部件。减速器通过把电机的转速降低，从而得到大的转矩，工作原理可以等同于汽车在上坡时需要减速的道理。

减速器市场占有率情况

日本的HarmonicDrive公司几乎垄断了整个工业机器人谐波减速器领域。目前全球市场占有率高达80%。

日本的纳博特斯克（帝人）在RV减速器市场占有全球60%的市场份额，客户囊括了全球机器人销量最大的四大机器人品牌：ABB、发那科、库卡、安川。排名第二的日本住友占据全球约30%的市场份额。

1.2核心零部件之伺服

“伺服”，源于希腊语“奴隶”的意思。“伺服机构”就是一个得心应手的驯服工具，服从控制信号的要求而动作。在信号来到之前，转子静止不动；信号来到之后，转子立即转动；信号消失，转子能即时自行停转。

机器人伺服特殊要求比较多，特别是像机器人末端执行器（手爪）应采用体积、质量尽可能小的电机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性，能经受得起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受过载。

机器人伺服的特殊要求

伺服的核心零部件为马达、驱动器、编码器。目前国内在马达和驱动器制造方面均有所突破，而编码器的生产制造水平与国外相比还有较大差距。

1.3核心零部件之控制器

机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对机器人进行控制，以完成特定的工作任务。

控制器是不同品牌机器人在技术层面的核心竞争力。控制器硬件部分占机器人本体成本10%-20%，但软件部分却承担着机器人大脑的职责。

外资机器人使用的硬件零部件类似，采购成本也相似。而不同品牌的机器人精度速度各有优势，究其根本原因是不同品牌的机器人对零部件的驾驭设计与控制算法的不同。这才是不同品牌的机器人在技术层面的核心竞争力。目前全球四大机器人厂家均对控制器进行自产，可见控制器的重要性。

2.工业机器人本体分析

工业机器人按照机械机构分，可分为直角坐标机器人、SCARA机器人、并联机器人、关节型机器人、柔性机器人，具体结构图如下：

工业机器人结构图分类

从2013年的全球销售数据看，关节型机器人已是最大市场。

3.应用端集成分析

全球工业机器人集成按照应用来分，占比前三的应用为搬运50%，焊接28%，组装9%。

工业机器人集成行业分布情况

工业机器人下游最终用户可以按照行业分为：汽车工业，一般工业。一般工业中又可以分为食品饮料，石化，金属加工，医药，3C，塑料，白家电等等。按照IFR的统计结果，汽车及零部件在机器人的销售中占比最高，其次是电子、金属、塑料石化等。

我国工业机器人集成行业未来增长在非汽车行业。与其他国家相比，中国汽车行业的机器人密度为台湾的1/2,德国的1/4。但中国非汽车行业的机器人密度为台湾的1/9,德国的1/11。故非汽车行业的潜能巨大。