智能機器人發展研究綜述與啟示

范漪萍，王曉迪，聞利群

（北京市科學技術情報研究所 北京100044）

隨著人工智能技術的發展，以現代化工業為主要依托的機器人技術越來越多地應用于軍事國防、科教文娛等領域，形成獨立學科，世界各國紛紛針對其制定了國家級戰略部署：2014年韓國制定《第二次 智能機器人發展計劃（2013—2018）》；2014年歐盟啟動“歐盟SPARC機器人研發計劃”；2015年日本公布《機器人新戰略》；2016年美國制定最新版《美國機器人發展路線圖：NRI-2.0》。國際機器人聯合會（IFR）“世界機器人——服務機器人 2017”市場報告顯示：目前，服務機器人增長速度遠遠超過了其他類型機器人。

2015年，國務院印發《中國制造 2025》規劃機器人發展重點領域。我國智能機器人研究起步相對較晚，在經歷了萌芽發展、技術探索、新興產業再發展后，智能機器人發展重視程度已提升至國家層面。

1 智能機器人發展趨勢判斷

1.1 論文時間統計分析

對Scopus DB中2005—2016年智能機器人論文檢索統計發現（見圖1）：智能機器人領域論文2005—2016年整體呈逐步增長趨勢，論文總數由4132增至8747篇，年增長率7%。其中2005—2008年是緩慢增長期，2008年后是智能機器人發展高速期，此后論文增速略有下降，但逐漸趨于平穩態勢。結合時間維度特點，目前世界智能機器人發展已度過中早期，進入中后期成熟階段。

圖1 智能機器人論文數量圖Fig.1 Number of papers on intelligent robots

1.2 論文研究類別統計分析

在人工智能技術帶動下，機器人智能化涉及領域不斷擴大，不僅在工業領域應用，更向服務行業擴展，單以傳統機器人智能體系結構分類方法已不能準確區分新涌現出的各類智能機器人體系結構，但根據智能機器人論文研究內容可將其分為機器人智能技術、智能機器人機構及零部件技術、機器人服務技術3個類別。

2005—2016年智能機器人論文內容統計顯示（見圖2），2005—2008年智能機器人發展主要側重“機器人機構及配件技術”“機器人技術應用及服務”兩大領域，2008年后逐漸分清主次。2008—2014年，以及 2014年至今，智能機器人“機器人技術應用及服務”領域研究成為持續熱點領域?？傮w來看，智能機器人研究多集中于“機器人機構及配件技術”“機器人技術應用及服務”，論文數量呈迅速增長趨勢，表明該領域在智能機器人研究方面的關注度極高，是智能機器人長期熱點研究領域。相反，機器人智能技術方面，作為智能機器人研究三大核心構成，論文數量相對較少，增長緩慢，與智能機器人熱點研究形成鮮明對比。

圖2 論文研究領域分布Fig.2 Distribution of research areas

對近3年論文領域增長進行細化統計（見圖3）發現，機器人應用及服務領域研究增長 34.3%，高于機器人智能技術（增長 32.9%）和結構及零部件領域（增長 28.6%），機器人應用及服務領域研究為國際主要研究熱點。

圖3 智能機器人熱點分析Fig.3 Analysis of smart robot hotspot

2 智能機器人主要發展國家對比研究

2.1 國家論文數量統計分析

通過統計 2017年前各國已登載的智能機器人領域論文，數量上中國 22480篇、美國18468篇、日本 9807篇、韓國 6826篇、德國 6104篇、意大利3928篇（見圖 4）。中國和美國在論文數量上形成第一梯隊，發揮著主導作用，中國目前總數為全球第一，論文增長率為世界第一。

圖4 各國論文走勢Fig.4 Trends in national papers

2.2 論文作者機構統計分析

表1為2011—2016年機構作者論文數量統計，排名依次為中國科學院、哈爾濱理工大學、北京大學、上海交通大學，法國國家科學研究中心，美國加州大學、哈佛大學、佛羅里達大學，韓國延世大學，印度理工學院。通過統計可見，中科院、法國國家科學研究中心、美國加州大學作為世界智能機器人重點機構，實力遙遙領先其他機構，但結合機構數量來看，高水平機構多集中于中美兩國，且以院校為主。

同發文量相比，論文研究領域文獻中被引用次數能夠更好地反映其對本學科的影響力，直觀表現研究成果的受關注程度，從而表現作者機構對該領域學科發展影響程度。

2.3 論文研究內容側重分析

機構發布論文內容聚類統計（見圖5）：我國研究機構在智能機器人研究方面側重于機器人智能技術發展方面，其次為機器人應用及服務技術領域，機器人結構及零部件方面較弱；美國相對較為均衡，各領域論文數量和差距較??；法國、印度側重機器人智能技術領域較多；韓國與國際趨勢同步，多集中于機器人應用及服務技術。

3 文獻研究

美國依托強大學科優勢及天使投資機制，扶持國內企業發展，使得企業可以專注技術發展，谷歌、亞馬遜等一眾美國企業牢牢掌控智能機器人核心智能技術，特別是機器人傳感部件制造領域。歐盟智能機器人研究中多專注于智能機器人的高堅固性、可靠性方面。日本在零部件技術方面仍保持較高水平，特別是電機及減速器精密制造技術方面，處于世界領先地位。韓國高水平多體現于教育機器人領域。

表1 全球智能機器人論文及引用對比Tab.1 Comparison of global intelligent robot papers and references

圖5 智能機器人論文研究內容分布Fig.5 Research distribution of intelligent robot papers

4 啟 示

我國智能機器人發展起步較晚，但發展較快，無論從論文數量還是論文影響力方面都能達到與美國平等水平，但是鑒于智能機器人的綜合性，我國和美國還是存在較大差距，主要體現在：①我國智能機器人研究機構間存在較大差距，區域研究水平不夠均衡。②智能機器人研發體系整體性不足。

隨著人工智能及信息通訊技術的不斷發展，智能機器人未來還將涉足更多產業及國家安全領域，是國家核心競爭力的重要組成。詳細了解世界各國機器人技術真實發展水平，客觀評價本國發展現狀，對未來搶占智能機器人優勢地位具有重要意義。