智能机器人发展研究综述与启示
2018-11-28范漪萍王晓迪闻利群
范漪萍，王晓迪，闻利群
（北京市科学技术情报研究所 北京100044）
随着人工智能技术的发展，以现代化工业为主要依托的机器人技术越来越多地应用于军事国防、科教文娱等领域，形成独立学科，世界各国纷纷针对其制定了国家级战略部署：2014年韩国制定《第二次 智能机器人发展计划（2013—2018）》；2014年欧盟启动“欧盟SPARC机器人研发计划”；2015年日本公布《机器人新战略》；2016年美国制定最新版《美国机器人发展路线图：NRI-2.0》。国际机器人联合会（IFR）“世界机器人——服务机器人 2017”市场报告显示：目前，服务机器人增长速度远远超过了其他类型机器人。
2015年，国务院印发《中国制造 2025》规划机器人发展重点领域。我国智能机器人研究起步相对较晚，在经历了萌芽发展、技术探索、新兴产业再发展后，智能机器人发展重视程度已提升至国家层面。
1 智能机器人发展趋势判断
1.1 论文时间统计分析
对Scopus DB中2005—2016年智能机器人论文检索统计发现（见图1）：智能机器人领域论文2005—2016年整体呈逐步增长趋势，论文总数由4132增至8747篇，年增长率7%。其中2005—2008年是缓慢增长期，2008年后是智能机器人发展高速期，此后论文增速略有下降，但逐渐趋于平稳态势。结合时间维度特点，目前世界智能机器人发展已度过中早期，进入中后期成熟阶段。
图1 智能机器人论文数量图Fig.1 Number of papers on intelligent robots
1.2 论文研究类别统计分析
在人工智能技术带动下，机器人智能化涉及领域不断扩大，不仅在工业领域应用，更向服务行业扩展，单以传统机器人智能体系结构分类方法已不能准确区分新涌现出的各类智能机器人体系结构，但根据智能机器人论文研究内容可将其分为机器人智能技术、智能机器人机构及零部件技术、机器人服务技术3个类别。
2005—2016年智能机器人论文内容统计显示（见图2），2005—2008年智能机器人发展主要侧重“机器人机构及配件技术”“机器人技术应用及服务”两大领域，2008年后逐渐分清主次。2008—2014年，以及 2014年至今，智能机器人“机器人技术应用及服务”领域研究成为持续热点领域。总体来看，智能机器人研究多集中于“机器人机构及配件技术”“机器人技术应用及服务”，论文数量呈迅速增长趋势，表明该领域在智能机器人研究方面的关注度极高，是智能机器人长期热点研究领域。相反，机器人智能技术方面，作为智能机器人研究三大核心构成，论文数量相对较少，增长缓慢，与智能机器人热点研究形成鲜明对比。
图2 论文研究领域分布Fig.2 Distribution of research areas
对近3年论文领域增长进行细化统计（见图3）发现，机器人应用及服务领域研究增长 34.3%，高于机器人智能技术（增长 32.9%）和结构及零部件领域（增长 28.6%），机器人应用及服务领域研究为国际主要研究热点。
图3 智能机器人热点分析Fig.3 Analysis of smart robot hotspot
2 智能机器人主要发展国家对比研究
2.1 国家论文数量统计分析
通过统计 2017年前各国已登载的智能机器人领域论文，数量上中国 22480篇、美国18468篇、日本 9807篇、韩国 6826篇、德国 6104篇、意大利3928篇（见图 4）。中国和美国在论文数量上形成第一梯队，发挥着主导作用，中国目前总数为全球第一，论文增长率为世界第一。
图4 各国论文走势Fig.4 Trends in national papers
2.2 论文作者机构统计分析
表1为2011—2016年机构作者论文数量统计，排名依次为中国科学院、哈尔滨理工大学、北京大学、上海交通大学，法国国家科学研究中心，美国加州大学、哈佛大学、佛罗里达大学，韩国延世大学，印度理工学院。通过统计可见，中科院、法国国家科学研究中心、美国加州大学作为世界智能机器人重点机构，实力遥遥领先其他机构，但结合机构数量来看，高水平机构多集中于中美两国，且以院校为主。
同发文量相比，论文研究领域文献中被引用次数能够更好地反映其对本学科的影响力，直观表现研究成果的受关注程度，从而表现作者机构对该领域学科发展影响程度。
2.3 论文研究内容侧重分析
机构发布论文内容聚类统计（见图5）：我国研究机构在智能机器人研究方面侧重于机器人智能技术发展方面，其次为机器人应用及服务技术领域，机器人结构及零部件方面较弱；美国相对较为均衡，各领域论文数量和差距较小；法国、印度侧重机器人智能技术领域较多；韩国与国际趋势同步，多集中于机器人应用及服务技术。
3 文献研究
美国依托强大学科优势及天使投资机制，扶持国内企业发展，使得企业可以专注技术发展，谷歌、亚马逊等一众美国企业牢牢掌控智能机器人核心智能技术，特别是机器人传感部件制造领域。欧盟智能机器人研究中多专注于智能机器人的高坚固性、可靠性方面。日本在零部件技术方面仍保持较高水平，特别是电机及减速器精密制造技术方面，处于世界领先地位。韩国高水平多体现于教育机器人领域。
表1 全球智能机器人论文及引用对比Tab.1 Comparison of global intelligent robot papers and references
图5 智能机器人论文研究内容分布Fig.5 Research distribution of intelligent robot papers
4 启 示
我国智能机器人发展起步较晚，但发展较快，无论从论文数量还是论文影响力方面都能达到与美国平等水平，但是鉴于智能机器人的综合性，我国和美国还是存在较大差距，主要体现在：①我国智能机器人研究机构间存在较大差距，区域研究水平不够均衡。②智能机器人研发体系整体性不足。
随着人工智能及信息通讯技术的不断发展，智能机器人未来还将涉足更多产业及国家安全领域，是国家核心竞争力的重要组成。详细了解世界各国机器人技术真实发展水平，客观评价本国发展现状，对未来抢占智能机器人优势地位具有重要意义。
