香港中文大學（深圳）機器人與智能制造研究院副院長丁寧：城市化進程巨大潛力驅動特種機器人產業發展丨CCF-GAIR 2018

雷鋒網按：2018 全球人工智能與機器人峰會（CCF-GAIR）在深圳召開，峰會由中國計算機學會（CCF）主辦，雷鋒網、香港中文大學（深圳）承辦，得到了深圳市政府的大力指導，是國內人工智能和機器人學術界、工業界及投資界三大領域的頂級交流盛會，旨在打造國內人工智能領域最具實力的跨界交流合作平臺。

特種機器人作為機器人行業的一個分支，不同于工業機器人、公共服務機器人和個人/家用服務機器人，其客觀存在技術門檻高、開發周期長等現狀，對于特種機器人如何更好地服務于城市化進程，拓展不同行業應用的問題，香港中文大學（深圳）機器人與智能制造研究院副院長丁寧在2018 全球人工智能與機器人峰會（CCF-GAIR）機器人應用專場發表了題為《特種機器人標準化工作的探索與研究》的大會主題演講，并接受了雷鋒網的專訪。

丁寧表示，標準并不是最高要求，事實上它是對某項工作公認的最低要求，例如：保證安全、保證質量等。“從社會的整個體系發展角度講，標準可以是作為一種促進社會協作分工、降低技術迭代、減少內部的消耗、沖突和惡性競爭、保障權益的科學工具，是工業化的產物”。

據雷鋒網了解，與機器人制定有關的國際標準組織主要有ISO、IEC，其他還有OMG, ASTM, IEEE等，ISO已制定發布16項相關標準，正在制定12項相關標準，IEC已經發布16項相關標準，正在制定的也有5項，主要針對服務機器人、家用、家電方向。

我國的機器人標準主管部門是中國標準化管理委員會SAC，1992年第一個分技術委員會成立，跟進國際標準的推進。2011年服務機器人和家庭服務機器人兩個分組成立，2015年1月在科技部、工信部幾個部委的推動下，成立全國特種作業機器人標準化工作組SWG，2015年9月成立國家機器人標準化總體組。目前SAC已制定發布73份標準，還有34份標準處于定制當中。

特種機器人標準制定在增長曲線之前

丁寧介紹道，今年6月7日，特種機器人的兩項標準正式發布。之所以說是基礎標準，主要是特種機器人的定位、分類、術語、名詞解釋，屬于非常基礎的工作。這兩項標準制定工作從2015年7月1日開始算起，到現在剛好三年，全國幾十家科研機構、生產企業和政府檢驗檢測機構共同參與了制定過程。

 

然而，特種機器人行業發展還處于早期階段，如上圖所示，據中國機器人產業分析報告2018數據，2017年中國機器人市場結構中，工業機器人占比達61%，服務機器人占比達28%，特種機器人占比為11%。

按產品生命周期曲線來看，標準化工作的最佳時間應當是在產業增長期，目前特種機器人還沒有到達增長期，標準制定相對產品生命周期是比較早的。

為什么現在就要開始啟動特種機器人標準工作？丁寧現場就這張機器人分類與發展趨勢的圖闡述了特種機器人標準制定的重要性。

 行業普遍共識是，機器人分為四個領域和類別：工業機器人，專業服務機器人（特種機器人）、公共服務和個人以及家用服務機器人，其劃分如上圖。丁寧認為，機器人是為行業服務的專用裝備，工業機器人是為制造業特別是汽車制造業服務的，由于當前全球整體處于工業化中后期，工業制造需求旺盛，使得工業機器人市場規模占比最大。雖然特種機器人行業發展還處于早期階段，但在我國城市化進程快速推進過程中，大型城市的管理運營的各行各業需要機器人等行業智能裝備提供高效服務，各類基礎設施已開始由大規模建設階段進入維護管養以及退役階段需要特種機器人承擔急難險重的任務，國土疆域需要勘測防衛，海洋、極地與地外位置領域擴展探索需要極限機器人替代人類前往未知地域。因此，未來國家發展將對特種機器人產生迫切的需求，當社會發展至以智慧城市為主要特征的下一個階段，各類為行業服務的專用特種機器人裝備也將發展甚至超過現在工業機器人的市場規模。

丁寧表示，特種機器人當前處于技術非標化、應用碎片化、技術門檻高、投資回報周期長的行業發展初期階段，未形成系統化理論與核心部件，但國內外處于同一起跑線，在各個技術層面在未來都有很大的發展空間；未來各行業的專用裝備將逐步具備機器人屬性，有些行業發展較快，標準化工作宜提前布局。我國政府對特種機器人方向非常重視并著手提前做布局，在科技部、衛生部、認監委、市場監督總局等部委的支持下，設立了全國特種機器人標準化工作組SAC/SWG13，有效的組織和規范讓這個產業更加健康發展。

從技術層面，特種機器人標準化工作與基礎理論研究、共性技術開發、產品開發協同發展有助于宏觀降本。從全球戰略角度，將特種機器人技術發展、標準化研究與智慧城市規劃、建設與標準化工作的深入融合，有助于形成我國在特種機器人領域的全球引領地位。

特種機器人發展理念——共存、共融、共生

正是由于目前特種機器人仍處于產業早期階段，政府從上而下大力推動產業發展，特種機器人領域仍有相當大的潛力可挖，將來可能出現具有領導地位的企業。數據顯示，目前機器人領域的投資僅有約2%在特種機器人領域，相對于特種機器人11%的市場份額，搶占先發優勢或許是投資公司和產業鏈企業應該盡早布局的事情。

以特種機器人的典型應用場景——城市大型基礎設施維護檢修來看，全國橋梁有120萬座，地下管網192萬公里，各類電力和通信鐵塔400萬座，輸電線路170萬35kV以上，現在大都是由工人在一線作業，這些危險的運維工作都可以用特種機器人來替代，從而實現企業降本增效等目的。同時，這些領域的市場規模也是巨大的。

丁寧表示，“共存、共融、共生”，是構建機器人、城市、人的共生關系的機器人設計理念。為城市服務，就要融入城市這個生態系統的各個層面，不僅僅是技術層面機器人產品與各個系統對接工程，還需要經濟層面符合市場規律。這就要求首先要解決機器人長期自主生存能力，實現自主能源供給、獲取與管理的標準接口、高帶寬實時通信與 交互系統的標準化，還有植物型向動物型設備進化、可回收子系統、可替換模塊化部件技術等，同時實現“機器人人因工程 ”，要把機器人當“人”看。讓機器人能夠自主生存的目的是為了減少社會總成本的投入，使得機器人不需要太多的人力和其他資源的投入，這就涉及到機器人工作空間、作業環境的標準化等問題。例如，地下綜合管廊的巡檢問題，在管廊設計之初預留軌道，則可很方便地低成本地設計在軌移動機器人實現自主巡檢。那么這一方案已在各地試用，而其他領域，也可在設計、建設階段就考慮未來智能運維裝備的工作空間問題，并形成標準；

其次是再實現機器人的自主作業能力，重點實現體力，也就是移動能力+作業能力。包括針對急/難/險/重的場景與任務，作為載體在特殊場景的移動、攀爬、飛行、潛水，以及復雜對象的操作、搬運、處置、極端環境適應能力，例如：消防、輻射、粉塵、有害氣體等，還要具備高速度、高精度、遙操作與數據處理能力；

特種機器人也需要發展“小聰明”，即弱人工智能，即具備增強環境/對象感知認知，解決重復、瑣碎、無需創造性工作的能力，不宜發展情感與自主意識等領域，在特種行業應用場景里，我們更需要機器人沖到危險場所一線，輔助和替代工人提高作業效率。

最后，在考慮與人的交互、與業務系統的融合以及可持續運營的模式下，讓特種機器人由生產工具成為自主生產單元， 以明確功能與超常性能參與到社會分工，建立互利共生的關系。在這個共存、共融和共生關系建立的過程中，都需要首先建立標準之間的溝通，以便機器人設備與城市社會的各個環節融合對接，發揮其自動化、智能化和體力上的優勢，融入到城市這個生態系統中。

從定義和分類來看，特種機器人的前景也是很廣闊的。一般把由經過專門培訓的人員操作或使用的，輔助和/或替代人執行任務的服務機器人成為特種機器人，也稱專業服務機器人。

特種機器人是為行業服務的智能裝備，因此首先按行業劃分，例如：農業機器人、電力機器人、建筑機器人、物流機器人、醫用機器人、護理機器人、康復輔助機器人、安防與救援機器人、軍用機器人、空間機器人、應急救援機器人、核工業機器人、礦業機器人等。

按使用空間劃分，可分為地面機器人、地下機器人、水面機器人、水下機器人等。

按運動方式劃分，可分為輪式、履帶式、足腿式、蠕動式、飛行式、潛游式等。

按功能劃分，常見的功能主要包括采掘、安裝、檢測、維護、維修、巡檢、偵察、排爆、搜救、輸送、診斷、治療、康復、清潔等。 

“特種機器人國標體系來講分為三個部分：一是通用基礎；二是模塊；三是產品標準。除了兩項已經發布，現在正在征求意見的是地面搜救機器人和康復訓練兩個標準，各個成員單位還提交了其他行業的規范和各個階段的標準。特種機器人領域涵蓋各個行業的應用，細分下來整個標準體系可能數量過千，未來的標準化工作也是長期持續伴隨著整個行業的發展一起推進”，丁寧最后表示，“歡迎所有特種機器人相關的研究機構、生產企業和用戶單位參與到標準的制定與完善工作中來。目前國標工作組在北京和福州設立有秘書處，在未來將在深圳設立標準創新協調機構，以便更好地為粵港澳地區的特種機器人產業提供標準化方面的服務”。

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