20世紀60年代，世界上第一臺工業機器人在美國誕生，開創了工業化的新紀元。機器人技術的發展標志著一個國家的高科技水平和工業化自動程度。因此，日本和歐美等發達國家政府紛紛耗資去實施與機器人相關的戰略計劃。近年來，隨著經濟發展的加快崛起，也加入機器人相關產業的研發投入，一場全球性機器人技術發展競爭已拉開序幕，特別是在軍事應用、社會生產、醫療、服務等領域得到廣泛運用。

機器人技術是一個快速發展的行業，預計到2030年其價值將達到5680億美元。機器人技術在制造業、醫療保健、零售、農業、國防等行業都有應用。一些關鍵因素，包括云計算、人工智能 (AI)、自動化和補充勞動力短缺，有助于釋放當今機器人技術的全部潛力。

人工智能。人工智能技術，尤其是機器學習 (ML)，是智能工業機器人發展不可或缺的一部分，它可以根據對來自傳感器陣列的數據的解釋來預測和適應某些情況。某些人工智能技術需要進一步發展，包括計算機視覺、對話平臺和上下文感知計算，以將工業自動化和工業機器人技術提升到一個新的水平。神經形態處理器（模擬人腦結構的芯片）將成為下一代機器人的重要組成部分。他們使用相關數據的基本庫進行培訓，然后通過處理感官輸入來教他們自己思考。最終，這些芯片將利用他們獲得的技能，使用關聯和概率來執行分配的任務。

邊緣計算。盡管很多機器人技術可以從云端完成，但安全和延遲問題意味著許多機器人必須能夠處理有關其操作環境的實時數據并立即做出響應。由于較低的延遲，邊緣計算有可能提高機器人的性能，同時提高安全性，因為邊緣比云更安全。當與機器人技術自包含的“感知-決策-行動”固件循環相結合時，邊緣計算將使網絡攻擊更加困難。

網絡安全。廣泛實施機器人的主要挑戰之一是網絡攻擊的威脅。機器人，尤其是那些聯網的機器人，極易受到“黑客”攻擊。讓它們不受保護可能會導致對關鍵應用程序和系統的未經授權的訪問，進而可能導致敏感信息的丟失、被盜、破壞或不當使用?！昂诳汀鄙踔量梢钥刂茩C器人并破壞機器人功能以生產有缺陷的最終產品并導致生產停機。因此，機器人制造商被迫在設計和開發階段專注于安全，并投資于有效的安全解決方案。最新的工業網絡安全管理解決方案解決了與工業自動化設備、應用程序和工廠相關的風險。這些解決方案使企業能夠遵守行業特定的網絡安全法規，例如北美電力可靠性公司關鍵基礎設施保護(NERC CIP)。

工業互聯網。幾十年來，工業機器和過程一直受到實時監控，監督控制和數據采集 (SCADA) 等技術自1970年代以來就已經存在。然而，工業互聯網意味著系統之間的互聯程度更高，并假設監控數據將超越工廠邊界，由基于云的服務消費和管理。雖然未來工廠和工業4.0令人興奮，但現有工廠、機器和流程代表了工業互聯網的主要機會。最大的短期收益將來自為當今的工業基礎設施改造先進的通信和管理功能。

云機器人。人工智能的進步促進了機器人的發展，使它們成為高度復雜的產品，而不是過去的獨立、固定功能的機器。這反過來又增加了機器人可以執行的角色數量。這一發展的核心是云計算，它允許更快速、更安全、更大規模地管理傳感、計算和內存。云機器人領域的領導者結合了基礎設施和人工智能能力，即亞馬遜、谷歌、IBM和微軟。除了實現人工智能之外，在機器人技術中使用云還有可能改變技術的使用方式。

機器人卓越中心(CoE)。機器人CoE負責開發和實施高效、高效并能響應行業需求的機器人解決方案。這些解決方案可確保公司實現其自動化目標。簡單來說，CoE收集、評估和管理簡化機器人解決方案部署的信息。開放式流程自動化(OPA)。傳統上，控制器等機器人組件僅與同一家公司生產的產品兼容。例如，西門子控制器只能與西門子產品一起使用，而 ABB 控制器只能與 ABB 產品一起使用。各種組織現在都在努力擺脫這些限制，并建立一個開放系統，使機器人組件普遍兼容。這些努力促成了OPA的發展，它允許技術供應商與各種組織合作，以生產可以簡化機器人集成的標準、安全和開放的架構，從而產生供應商中立的解決方案。?？松梨诎l起了旨在構建能夠轉變為商業上可行的OPA系統的原型的計劃。它可以通過為具有可適應變化的可擴展系統的機器人組件開發分布式、模塊化和基于標準的架構來實現。

事半功倍的輕量化設計。2020年代的機器人將更小更輕。這將使它們更靈活、更具成本效益且易于部署。輕量化設計的趨勢適用于機器人的身體和大腦。幾家公司正在投資優化操作系統、軟件和編程。學術界也在為一些最復雜的問題開發解決方案，例如軌跡簡化，旨在讓機器人更好地在環境中導航。

可定制的機器人。盡管機器人已經在不同的行業中流行起來，但設計和建模機器人是乏味、繁瑣且昂貴的。此外，在后期適應較小的更改或修改可以進一步延長該過程。作為回應，制造商正試圖創建可定制的機器人原型。例如，初創公司大象機器人（Elephant Robotics）開發了一種低成本的智能機械臂，具有六個自由度，可以適應多種場景和應用。

柔軟的自愈機器人。軟機器人由軟材料或聚合物制成，而不是傳統的金屬。這些材料賦予機器人有機特征，復制肌肉的工作方式。正在研究使它們能夠自我修復，這將使它們更加靈活和適應性強。自我修復機器人仍處于起步階段，但預計將繼續研究以改進技術。

機器人市場的每個部分都有望在未來十年內增長。隨著機器人技術擴展到更多的工業和服務部門，政策制定者面臨的最重要任務之一將是利用機器人技術可以帶來的經濟利益，同時盡量減少負面的社會影響。

中國。中國對全球經濟和產業的影響是顯而易見的。盡管受到新冠疫情的影響，但在 2020 年仍然是世界上最大的汽車制造商。全球超過33%的半導體生產由中國消費，工業機器人市場的 38% 也是如此。此外，它還是銅、建筑用砂、鋰、鈷和稀土元素等關鍵原材料的全球最大消費國。根據制造戰略計劃，中國的目標是在半導體、機器人、電池等戰略產業上與美國、日本和韓國并駕齊驅，并在人工智能（AI）方面取代。中國擁有世界上最豐富、最具可擴展性的算法數據集，可用于其人工智能公司的研發工作，包括百度、阿里巴巴、騰訊和科大訊飛。在機器人領域，中國本土的機器人企業仍然比不上發那科這樣的公司，然而，美的收購德國庫卡，讓中國控制了一家領先的工業機器人公司。

日本。機器人已經在日本的工廠中占據主導地位，其工業機器人制造商——發那科、川崎和安川——是世界領先的。根據國際機器人聯合會（IFR）的數據，日本擁有世界第三高的工業機器人密度，僅次于新加坡和韓國。機器人越來越多地滲透到日本的服務業，尤其是在照顧老人方面。該國在2020年東京奧運會上展示了其機器人技術能力，由于新冠疫情而推遲到2021年。日本也是全球最大的機器人精密機械零部件制造商，日本領先的機器人零部件制造商包括諧波驅動（Harmonic Drive）、日本基恩士（Keyence）、納博特斯克（Nabtesco）、那智藤越（Nachi Fujikoshi）、 歐姆龍（Omron）和日本陶瓷（Nippon Ceramic）。

歐洲。歐盟 (EU) 似乎正在意識到技術落后的風險。2021 年有報道稱，歐盟委員會正在制定一項與中國的“一帶一路”倡議相抗衡的計劃。德國在機器人的生產和采用方面領先于歐洲其他地區。德國的工廠擁有歐洲最高的機器人密度。KUKA 是領先的工業機器人公司中唯一的歐洲玩家，總部位于德國最富有和工業化程度最高的州之一巴伐利亞州。然而，作為一個地區，歐洲的機器人公司難以與日本和美國的公司競爭。歐洲也有被中國超越的風險。事實上，庫卡自 2016 年以來一直歸中國美的所有?？赡芤l歐洲機器人革命的一個因素是人口結構。就像日本和韓國一樣，歐洲的人口正在老齡化，一些最有前途的機器人初創公司正在護理機器人領域嶄露頭角。一個例子是 康派機器人（Kompa? Robotics），這家法國公司今年開發了一種多功能機器人來幫助弱勢群體。

未來的工作。機器人技術正在通過改變生產線以及在某些情況下取代人工來影響工作。協作機器人和物流機器人等機器人技術正在將工廠轉變為先進的工程實驗室，在這些實驗室中不斷分析、簡化和改進裝配線流程和組件。這種未來工廠的領導者是工業機器人領導者發那科（FANUC）、庫卡集團（KUKA）、艾波比集團（ABB）和日本安川電氣（Yaskawa），與思科、日立、羅克韋爾自動化、華為和日本人工智能初創公司 優先網絡（Preferred Networks）等技術提供商合作。

工會、政策制定者和社會科學家越來越擔心自動化（機器人技術是其中的重要組成部分）將導致失業增加。每個工業機器人都可以替代數名人類工人，因此這些擔憂似乎并非空穴來風。例如，在日本的療養院，機器人減少了對夜班護士的需求，將一些工人從非社交時間中解放出來，并解決了該部門的人員短缺問題。根據國際機器人聯合會（IFR），韓國擁有全球第二高的機器人工人密度，僅次于新加坡，領先于日本和德國。韓國在 2020 年也是世界上生育率最低的國家，日本和德國緊隨其后。因此，如果自動化給勞動力帶來風險，機器人技術也可以幫助解決未來勞動力短缺的問題。

產業多元化。機器人技術仍然不成比例地依賴汽車行業。根據2020年公布的IFR數據，2019年60%的工業機器人部署在汽車工廠。然而，其他行業也越來越多地使用機器人。來自電子、機械、塑料、化工產品和食品加工公司的機器人訂單有所增加。

一些行業正在急切地等待監管部門的批準，以獲得機器人技術的競爭優勢。目前，監管限制對在物流、氣象和環境、采礦、石油和天然氣以及媒體和娛樂等領域采用機器人技術，更準確地說是無人機技術構成了重大障礙。隨著限制的放寬，預計各行業的申請率將穩步增長。

無人機。監管挑戰是一些無人機用例難以起飛的原因之一。最重要的案例是亞馬遜的無人機交付計劃。盡管該公司沒有放棄使用無人機將訂單送到客戶家門口的計劃，但它在獲得美國監管機構批準進行試飛方面落后于 UPS 和 Alphabet。據報道，在英國，該公司正在縮減其計劃，因為它無法制造重量低于 27 公斤的交付無人機設備，而英國監管機構認為這不是小型無人機。全球參與者面臨著駕馭非常分散的監管環境的挑戰。很少有國家對無人機采取自由放任的態度。其中，只有土耳其、瑞典和阿根廷是重要市場。無人機在機器人技術中提出了特定的監管挑戰。它們的低成本和易用性使它們對從非法監視到毒品走私或恐怖主義等犯罪活動具有吸引力。無人機經常被用來將違禁品走私到監獄，販毒集團和持不同政見者組織更大規模地使用無人機將不可避免地增加。

中國的監管形勢。隨著機器人越來越受人工智能 (AI) 驅動，驅動 AI 引擎所需的數據集變得越來越重要。中國在生成這些數據集方面具有優勢，因為它擁有比任何其他國家更豐富的工業數據寶庫。此外，其網絡安全法要求在其境內處理所有此類數據。中國的《數據安全法》（DSL）已經制定多年，但從2021年9月開始實施。因此，將數據傳輸到中國境外將變得更加困難，違反該法律將受到嚴厲處罰。

倫理。人工智能的更廣泛使用引發了復雜的倫理問題，隨著技術在醫學、金融和法律等領域的影響變得更加普遍，其相關性只會增加。隨著人工智能行業的成熟，一個重要的重點領域將是確保人類的偏見和偏見不會通過數據、算法和交互傳遞給人工智能系統。

此外，確保人工智能帶來的經濟利益在全社會共享也至關重要。人工智能是機器人技術的核心，它帶來了人工智能在其他領域面臨的一些道德困境。例如，軟機器人將產生類似人類的機器，當與人工智能相結合時，可以創造出能夠在未來感受到疼痛或壓力的機器人。這將引起人們對機器的權利和福祉的擔憂。