美國是機器人的誕生地，早在1962年就研制出世界上第一臺工業(yè)機器人，比“機器人王國”日本起步至少要早五六年，但此后卻被日本趕超。美國政府于2011年推出“國家機器人計劃”，以“建立美國在下一代機器人技術及應用方面的領先地位”。

今年夏天，一家名為MegaBosts的美國新創(chuàng)公司向日本水道橋重工公司下戰(zhàn)書，希望雙方制造的大型機器人在一年后一對一單挑決斗。這一舉動大致反映了兩國在機器人尤其是工業(yè)機器人領域的現(xiàn)狀：日本處于全球領先水平，而美國正在急追直趕欲重奪“領頭羊”位置。

讓位與趕超

美國是機器人的誕生地，早在1962年就研制出世界上第一臺工業(yè)機器人，比“機器人王國”日本起步至少要早五六年，但此后卻被日本趕超。2009年5月，由美國產學研各界140多名專家推出的1.0版美國機器人路線圖寫道：“盡管工業(yè)機器人誕生在美國，但在這個領域占據(jù)全球領先地位的是日本和歐洲。”

在這份路線圖發(fā)布后，美國政府于2011年推出“國家機器人計劃”，以“建立美國在下一代機器人技術及應用方面的領先地位”。2013年，美國推出2．0版機器人路線圖，雖然強調美國聯(lián)邦政府在國防以外的機器人投入相比其他國家的規(guī)模依然較小，但美國機器人落后于日本與歐洲的表述已被刪除。

美國佐治亞理工學院機器人與智能機器研究所所長亨里克•克里斯滕森教授是兩版路線圖的主要起草人之一。他告訴新華社記者：“與日本相比，美國（機器人領域）很明顯有了強勁的增長。依據(jù)歐盟出臺的‘地平線2020’計劃，歐盟在機器人方面也有與美國相當?shù)陌l(fā)展速度。”

謀定而后動

克里斯滕森表示，“國家機器人計劃”及相應的“先進制造業(yè)計劃”給美國多個機器人產業(yè)領域帶來顯著的經濟增長，其中最主要的領域包括醫(yī)療保健、食品、汽車以及航天產業(yè)，而增長的主要技術推手包括機器人操作技術、視覺與傳感器技術以及集成技術。

美國卡內基－梅隆大學以計算機和機器人研究知名，也是兩版路線圖的主要參與者。該大學機器人專家曼紐拉•維洛佐教授同樣認為，“國家機器人計劃”取得巨大成功，導致美國許多機器人技術獲得大量資金投入。這位曾擔任美國人工智能進步協(xié)會主席的專家說，長期以來，日本被認為是精密機器人與個人機器人領域的領先者，但說到人工智能、決策與自主性，那就是美國的強項。

那么，“國家機器人計劃”怎么助力美國機器人重新騰飛？美國國家科學基金會機器人項目主管之一楊杰告訴記者，“國家機器人計劃”交由他所在的國家科學基金會、國家衛(wèi)生研究院、美國航天局與美國農業(yè)部四家機構執(zhí)行，其中國家科學基金會每年資助的資金達到3000萬美元，而其他3家機構每年總共2000萬美元左右，國家科學基金會每年資助數(shù)十個項目，項目分為大小兩種，大項目每年資助可多達500萬美元，而小項目少的只有幾千美元，主要針對本科生。

楊杰說，國家科學基金會支持兩類機器人研究，一類是交叉項目，即上面所說的“國家機器人計劃”，另一類是核心項目，每年預算1000多萬美元。兩者的主要區(qū)別是交叉項目類似中國的“863計劃”，有資助年限，一般為3到5年，有研究主題；而核心項目長期、固定，“沒有主題限制，各種想法都可以提”。

什么樣的機器人研究會得到美國政府的支持？楊杰介紹，“交叉項目”目前的主題是人機協(xié)作，與這個主題相關即可，比如他去年經手的一個申請就是機器人怎樣與人合作把冰箱抬到二樓，而“核心項目”無任何限制。申請?zhí)岢龊髸涍^兩道關，第一道關是“學術價值”，由秘密的外部專家同行評議評估，第二道關是“廣泛影響”，由國家科學基金會人員綜合性別、族裔、地域、機構等諸多因素考慮，宗旨是保持平衡，鼓勵所有人參與研究。

研發(fā)“在路上”

經過這幾年美國政府的大力推動及企業(yè)的積極參與，楊杰認為效果明顯：“現(xiàn)在家庭清潔機器人（在美國）到處都可以買得到，許多州通過法律允許無人駕駛車上路。跟5年前、10年前相比，美國機器人現(xiàn)在從技術到應用發(fā)展得很快。”

美國電氣與電子工程師學會成員、密歇根州立大學機器人專家席寧教授認為，美國在國家層面以前不是很重視工業(yè)機器人，但現(xiàn)在認識到制造業(yè)不僅是經濟問題，而是關系到國家安全，所以提出制造業(yè)回歸美國。但美國的生產成本無法與發(fā)展中國家相比，因此發(fā)展機器人成為其中重要的一步。

席寧特別強調，總體而言，美國機器人其實一直處于世界前沿水平，尤其在軍用機器人方面，美國機器人支援日本福島核電站救援就是一個例子。美國服務機器人也處于領先水平，比如被廣泛使用的手術機器人“達芬奇”就是美國制造。

談起機器人產業(yè)當前面臨的挑戰(zhàn)及研發(fā)的重點方向，維洛佐說，機器人與人將越來越多地在一起工作，所以更多的工作應放在讓兩者安全地交流和合作方面。

克里斯滕森認為，最大的挑戰(zhàn)是如何利用物聯(lián)網(wǎng)的標準和新出現(xiàn)的德國工業(yè)4.0計劃等類似規(guī)劃，把機器人更好地整合在一起，從而減少成本、增加模塊化并縮短上市時間，核心技術都集中在這一塊。“集成通常是個挑戰(zhàn)”，但“很難具體說哪些地方要加強研發(fā)”。

克里斯滕森和楊杰均表示，美國“國家機器人計劃”現(xiàn)在的重點是人機協(xié)作機器人，下一步如何走還在探索，但一個方向可能是全自動化，比如自我診斷、自我修復的機器人，還有類似谷歌的自動駕駛車。

日本近年機器人產業(yè)發(fā)展計劃

機器人正在迎接一個新時代的到來，日本具有國際上最先進的機器人技術，就全世界范圍來看，全球工業(yè)機器人約有4成在日本。不論在技術方面，還是在市場規(guī)模方面，日本可以稱得上是“機器人大國”。在2004年5月發(fā)布的日本“新產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”中所指出的7個產業(yè)領域，機器人產業(yè)也是其中之一，同時，在進一步實施“新產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”的“新經濟成長戰(zhàn)略”報告中也把機器人放在使日本成為“世界技術創(chuàng)新中心”的支柱地位上，近兩年開始重新審視機器人產業(yè)政策。

根據(jù)引入計劃，日本把實現(xiàn)市場需求和社會需求（所對應的產品形象）有關的技術課題經過整理和展望，編制成技術路線圖。同時，把解決這些課題所還需要的單元技術和技術性能的進程沿著時間軸展開，編匯成完整的機器人路線圖。機器人路線圖劃分為3個領域，即“新世紀工業(yè)機器人”、“服務機器人”和“特種機器人”，勾畫出了10年以后各種機器人的未來形象（任務），從技術圖中的重要技術中抽出其性能和所需要的技術等。路線圖中提到為了創(chuàng)建和擴大新世紀機器人的早期市場，重要的是要縮短滿足多種需求的機器人的開發(fā)時間、降低成本、擴大加入的企業(yè)。為此，提出了有助于縮短機器人開發(fā)，擴大機器人開發(fā)企業(yè)的“共同基礎性技術”；有助于開發(fā)高級需求的機器人的“突破性新技術”；進而，從在其他領域中應用來擴大機器人技術的觀點出發(fā)考慮“市場沖擊力”，以及“基礎技術開發(fā)的需要”。同時，為了確保日本在這樣的機器人市場中的占有率，強化日本的技術競爭力也是很重要的。

日本機器人產業(yè)要解決的7個關鍵任務

1.制造領域

（1）能夠處理柔性部件的機器人技術生產系統(tǒng)在汽車和家用電器等的組裝工藝中，已經實現(xiàn)了對不變形部件的自動化裝配，但是對柔性部件（車內布線等）的輸送和裝配作業(yè)，現(xiàn)在實現(xiàn)自動化還有一定的困難，還得依賴人的手工操作。另外，同時實現(xiàn)多個接插件的連接，由于接插件的形狀是多種多樣的，抓取和組裝的方法也要求是多種多樣的，自動化也有一定的難度。為此需要解決的課題是，研究能夠實現(xiàn)在車內布線等以柔性部件為對象的全部組裝作業(yè)自動化的機器人技術系統(tǒng)。

（2）人與機器人協(xié)調型單元生產機器人技術系統(tǒng)進入上世紀90年代，在國際性成本競爭高漲等的形勢下，日本出現(xiàn)了單純生產工藝向海外轉移、轉向附加價值高的生產產業(yè)，在日本國內，加緊研究適應多品種變量生產的生產方式。其中，取代原來流水線式的生產方式，普及成為單元生產方式。在單元生產方式中，對應多品種變量生產用增加人工的負擔來抑制初期的成本，另外一方面還有培養(yǎng)熟練操作人員需要花費時間、質量管理也難以進行等缺點。為此，需要解決的課題是應該提高單元生產方式中的生產率，研制在單元生產方式中能與人協(xié)調工作的機器人技術系統(tǒng)。

2.服務領域

（1）日常收拾整理用的機器人技術系統(tǒng)著眼于日常生活中簡單的收拾整理工作，用機器人技術系統(tǒng)來實現(xiàn)原來靠人手工勞動完成的“整理”和“收拾”工作。具體地來說，飲食店里餐具的整理、搬運，家庭的家務收拾、洗滌物的收取存放、辦公室書籍、辦公用品的整理等，都讓機器人代勞，來整理和收拾這些放置得雜亂無章的物品。應該開發(fā)的技術是能夠搬運各種形狀物品的操縱技術，對各種物品位置、姿勢的識別、收藏空間結構化技術等。

（2）與高齡老人進行情感交流的機器人技術系統(tǒng)創(chuàng)建能讓高齡老人自主獨立生活的生活輔助環(huán)境，為此，所要求解決的課題是研制情感交流機器人技術系統(tǒng)，能夠理解包括高齡老人在內的各種年齡段人們的意圖，按照指示代替人干一些簡單的工作。要開發(fā)的技術是，以適應各年齡段人們以會話為主體的情感交流技術，和伴隨有在物理空間行動的人型機器人通信技術等。

（3）與人共存的自動搬運機器人技術系統(tǒng)在辦公室或其他設施內與人共存的環(huán)境下，機器人能夠識別自己的位置，能夠回避人和障礙物進行自律的安全移動，是應用機器人技術給向導和搬運服務業(yè)務增加附加值的必要手段。搬運作業(yè)，例如垃圾箱的搬運、醫(yī)院檢體藥品等的搬運、機場行李搬運、工廠內危險品搬運等，因為需要大量的勞力，希望能夠應用機器人技術完成這些工作。

3.特殊環(huán)境下作業(yè)領域

（1）受災建筑物內移動機器人技術系統(tǒng)

受災建筑物內(地鐵、地下街、高層建筑等)危險性很高，搜尋和救助受害者非常需要機器人技術特別是在災害初發(fā)期，收集信息和救助、緊急醫(yī)治都是很重要的措施。收集信息高效率化和高精度化關系到以后是否能在整體活動中減輕災害帶來的傷害和損失。

為此，所要求解決的課題是研制能夠在受災建筑物內迅速收集信息的移動機器人技術系統(tǒng)。需要開發(fā)的技術是高速移動機構、半自主移動、建筑物內通信位置測試技術和與GIS（GeographicInformationSystem）的信息變換等。

（2）建筑行業(yè)廢棄物處理機器人技術系統(tǒng)

建筑廢棄物拆卸、處理時，按其材質不同，分為作為資源可再利用的、可以燃燒的和最后在處理場埋掉的，伴隨著出現(xiàn)的一系列分類工作。在拆除建筑物時，需要靠工作人員手工分選這些材料，因為有必要改善這種勞動環(huán)境，也希望在這些工作中實現(xiàn)自動化。