【原创】

开放式创新+知识服务提升机器人设计竞争力

唐   林

（2016-04-07）

  针对机器人个性化强的需求特征，阐述如何借助于外部的资源和创新能力，提升机器人的设计竞争力。

国际机器人联合会IFR（International Federation of Robotics）将机器人定义为：根据工作需求，依靠自身动力和控制能力，半自主或全自主地实现各种功能的机器^[1]。

   机器人的应用范围非常广泛，涉足各行各业，奥依知识服务网将机器人涉足的行业分成九大类别^[2] ：工业机器人、农林渔牧业机器人、建筑业机器人、交通运输业机器人、医学机器人、航空航天用机器人、海洋用机器人、军事用机器人、生活教育服务类机器人。不同行业及场合中应用的机器人，在功能和性能等方面存在较大差异。图1所示的意识控制机器人^[3]，需要将生物信号、环境要素和外围设备等融合于机器人的识别系统、控制系统以及本体等各个组成要素中。图2所示的特种救护机器人^[3]，可以举起100kg左右的伤员上、下楼梯，即使伤员在机器人的两臂之间活动，也能保持平衡，其灵活性依靠机器人的腿、膝盖和肘等部位协调实现，与人的柔性和灵活性类同。这种在危险环境中寻找和移动伤员的机器人，要求操作轻巧灵活、可以自主导航，还要能感知环境，并且根据环境和地势自动调整姿态。由此可见，先进智能机器人的设计，需要融合多领域和多学科的知识以及不同类别的组成元素为一体，而不是简单地集成元器件。

           图1 意识控制的机器人^[3]

图2 特种救护机器人^[3]

机器人（尤其智能机器人）是一个复杂系统，涉足的领域和学科知识非常广泛。设计先进的智能机器人和高性能要求的机器人，不仅要考虑怎样实现所需的功能、满足所要求的性能，还需考虑人机交互、人-机-环境协调等方面的要素。机器人的设计内容既涉及不同的领域和学科知识（例如：动力能源、材料、机械、控制、信息、生物、医学和艺术等），也涉及相关行业的专业知识。因此，仅仅依靠一个设计单元的知识积累，很难做好、做精、做强，而依靠专业人才针对设计内容中的某个点做专业化的设计服务，有益于提高机器人的设计水平和设计质量，机器人的设计竞争力也因此而提高。



   本质上，智能机器人的组成要素基本相同（如图3所示）^[4] 。但是，应用于不同行业的机器人，其各个组成元素的特征会有所不同。智能机器人组成要素的多学科性、以及融合不同领域及学科知识的复杂过程，决定了机器人设计必须依赖于不同领域和不同学科的专家共同完成。



图3 智能机器人组成要素^[3-4]

   在讨论如何提升我国机器人设计竞争力之前，我们先简单地了解一下我国汽车产业、高铁产业、以及大飞机制造业的发展模式和发展效果。

   我国汽车产业的发展，走的是合资模式，例如：大众（与德国合资）、福特（与美国合资）、丰田（与日本合资），等等。现状是：我国现在每年的汽车产能约2千余万辆，而中国本土每年汽车的需求量仅1千多万辆，虽然产能大于需求，但是，生产的多余汽车却无法销往国外，因为，通过合资模式发展汽车产业，我国虽然掌握了汽车的生产技术，但是由于知识产权不属于中国，不能自主地将合资企业生产的汽车销往国外。

与汽车产业有所不同，我国高铁产业的发展，选择了国外企业必须与中国企业在技术层面上进行合作的模式，国外企业需将知识产权全部转移给中国，由中国制造。这样，有了自主知识产权，中国制造的高铁，在产能大于需求的情况下，可以出口。

2015年11月2日我国首架大飞机C919正式下线，这架大飞机中，虽然中国还没能掌握全部的核心技术，但是拥有完全的自主知识产权，有了自主知识产权，便可销往国外。

就技术积累、知识积累和使用环境而言，汽车产业、高铁产业和飞机产业的技术和知识需求相对稳定，使用场合相对单纯。而机器人产业与汽车、高铁和飞机制造业有所不同，机器人应用于各行各业，使用场合千差万别，其功能要求、性能要求、精准性要求等都会存在较大差异，体现出较强的个性化需求特征，这使得机器人的设计对于知识积累、新知识、新技术的依赖程度更高。今后若干年，是我国机器人产业的发烧年。从长远看，中国机器人产业崛起后，如果期望自己生产的机器人走出国境，走合资的道路显然不合适。通过购买技术获取知识产权的发展模式也很难从根本上解决机器人设计竞争力的问题。目前，一方面，我国企业（尤其是中小微企业）关于机器人设计的知识资源积累不足、获取新知识和新技术的途径有限；另一方面，很多掌握知识、新知识和新技术的实体以及具有先进研究成果的知识单元（高校、研究所、企业、个体专家等），难以寻觅到能发挥其知识潜能的对象。鉴于这种状况，拟提升我国机器人设计竞争力，通过开放式创新和知识服务是实现弯道超车的有效途径之一。



   开放式创新，是奥依知识服务网一贯倡导的思想（“奥依”的名称源自Open Innovation---开放式创新的第1个发音的音译）。图4所示为奥依知识服务网的运作模型^[5]，其主导思想是借助外部的知识资源，即社会各界的优质知识资源，包括：人才、研究成果、新技术等为设计实体服务，实现较高层次的创新，提升产品的设计竞争力。



图4 奥依知识服务运作模型^[5]



  对于机器人这种多变复杂系统的设计，仅仅依靠单个设计实体（企业或专家个体）本身的知识拥有量很难实现较高层次的创新。如果采用图4并图5所示的设计思路^[4-5]，借助设计实体外的长项知识资源来弥补设计实体内短缺的知识和技术，即通过引入外部的创新能力，提高机器人的创新设计水准，益于机器人的设计竞争力产生质的飞跃。





图5 奥依网机器人设计服务单元^[4]

奥依知识服务网机器人资源部正在广泛征集全国各行各业、各类专家的知识服务资源，力图为企业界，尤其是设计能力相对较弱的中小微企业，提供高品质的知识服务资源。对于提供知识服务的专家言，将自己的创意和知识转变成现实产品的竞争力，为企业、社会和个人获取经济效益，也是一件非常有意义的事情。作者认为这是最自然、最有价值的产学研结合模式。

   2015年12月7日解放日报刊登了题名为《谁来做科技成果转化的“支付宝”》的文章^[6]，奥依知识服务网正在做这样一件事情。真诚欢迎专家、企业界设计人员和技术人员、以及相关创业人员，登录奥依知识服务网发布知识服务和知识需求，奥依知识服务网将竭诚为企业和专家提供服务。

参考文献

[1]王田苗，陶永，我国工业机器人技术现状与产业化发展战略，机械工程学报，2014-05，Vol.50，No.9 ：pp1-13

[2]  AOYE奥依，http://www.auyenet.com，2015-12-09

[3] 黄雷，全球机器人TOP 50，互联网周刊，2015-05-01

[4] 唐林，机器人设计竞争力与开放式创新和知识服务，《奥依-机器人资源部》知识服务交流活动报告，上海，2015-12-11

[5]李响，Theory Methodology and Tools of IntegratedDesign（PPT文献），上海交通大学现代设计研究所，2010-05-16

[6]彭德倩，谁来做科技成果转化的“支付宝”，解放日报，2015-12-07（第1版）

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