人工智能全球化背景下我国物流机器人产业的发展策略

[摘 要]随着人工智能在全球范围的迅速普及，近年来我国物流机器人产业发展迅猛。文章分析了我国物流机器人行业的发展现状，对比美国、日本、欧盟、英国等主要发达国家和地区的人工智能在物流业的战略部署情况，指出我国物流机器人行业面临的机遇与挑战，并给出了建议和应对措施。

[关键词]人工智能;物流机器人;工业机器人;AGV

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2021.14.001

近年来，人工智能在全球范围内发展迅猛，已成为发达国家战略发展的重点。得益于人工智能技术和机器人技术的物流机器人行业也迅速崛起，国家陆续出台多项政策以扶持机器人产业发展。随着物流市场的快速发展，物流机器人产业获得了难得的发展机遇，物流机器人的应用也加速普及。

1 我国物流机器人行业的发展概述

1.1 物流机器人的分类

按照中国电子学会的分类标准，将机器人分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。物流机器人属于工业机器人中新兴的AGV和协作机器人范畴，主要是应用于仓库、分拣中心以及运输途中等场景，进行货物转移、搬运等操作的機器人。在不同的应用场景下将物流机器人分为以下四种。

1.1.1 AGV机器人

AGV机器人又称自动导引车，是一种高性能的自动物流搬转运设备，通过特殊地标导航自动将物品运输至指定地点，主要用于货物的搬运和移动。目前广泛应用于制造业物料搬运、物流系统连续的运转以及国际化大型港口的集装箱自动搬运等，具有自动化程度高、充电自动化、安全性好、易于成本控制等诸多优势。

1.1.2 码垛机器人

码垛机器人是一种携带独立的机器人控制系统，用来堆叠货品或者执行装箱、出货等物流任务的机器设备。主要用于纸箱、袋装、罐装、箱体、瓶装等各种形状的包装物品码垛、拆垛作业。其搬运重物作业的速度和质量远远高于人工，常用于仓储、码头、工厂等场所，具有运作灵活性高、负重高、稳定性高、作业效率高的特点。

1.1.3 分拣机器人

分拣机器人可根据图像识别系统识别物品形状，用机械手抓取物品，放到指定位置，可以实现货物快速分拣。目前，亚马逊、京东、阿里巴巴等电商平台已投入使用，其中拥有巨大快递量的申通、顺丰等快递企业也利用分拣机器人以提高效率。

1.1.4 配送过程的无人车和无人机

无人配送车是面向最终用户的无人驾驶配送车，目前可以实现城市环境下的办公楼、小区便利店等订单集中场所的批量送货，可以大幅提升配送效率。无人驾驶飞机简称“无人机”（UAV），是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。与载人飞机相比，无人飞机具有体积小、造价低、使用方便等优点。

1.2 我国物流机器人的发展现状

机器人人工智能通过赋能物流行业，实现了物流资源、物流环节、物流效率的优化提升。近年来，机器人相关产品及服务在电商仓库、冷链运输、供应链配送、港口物流等多种仓储和物流场景得到快速推广和频繁应用。我国多年来一直是工业机器人最大的产销市场，其销量连年激增。

在仓储机器人领域，国内的技术研究起步相对较晚，大部分的仓储物流机器人厂商成立时间不超过5年，发展速度较快，但机遇与挑战并存。近年来，电商驱动下的“新零售”，要求仓储系统更加智能化和柔性化。“货到人”仓储机器人可以快速并行完成上架、拣选、补货、退货、盘点等多种任务，在电商物流中心的需求巨大。由于行业发展前景较好，已经涌现出几家发展速度较快、技术水平较高的仓储物流机器人厂商，但机器人的技术研发需要大量的资金支持，行业的投融资活动频繁，一些本土物流企业为了应对各种成本的增加，也纷纷加快构建物流机器人。但应看到我国仓储物流机器人行业的商业模式仍在探索之中，仓储物流机器人产品同质化、标准化趋势明显，导致需求方更青睐租赁机器人业务。随着未来下游需求市场的不断扩大，更加一体化、智能化的物流装备解决方案将更加成熟。智能仓储的建立及智慧工厂的发展将带来码垛机器人的大规模应用，市场规模将进一步扩大，2020年市场销量将超10万台，市场规模有望超165亿元。

在配送机器人方面，城市配送无人车依托路况自主识别、任务智能规划的技术构建起高效率的城市短程物流网络，如今各大物流企业都加大了物流机器人的研发力度，积极布局智能物流体系。

2 国际物流机器人产业的发展创新

美国、日本、欧盟、英国先后在2015年左右部署机器人国家战略规划，纷纷出台各项政策措施，通过国家顶层设计，为机器人人工智能发展形成国家合力。

2.1 美国物流机器人产业的发展

美国政府于2019年更新了三年前的《国家人工智能战略》，对人工智能相关的七个重点领域的发展进行了全面更新，这七个领域分别涉及：人工智能研究投资、人机协作开发、人工智能伦理法律与社会影响、人工智能系统的安全性、公共数据集、人工智能评估标准、人工智能研发人员需求。

在物流智能机器人领域，近年来美国物流业巨头纷纷推出智能仓储机器人、无人驾驶车辆、传感器、自动识别和可穿戴技术。例如在2016年，以美国为首的国家开始小规模进行无人驾驶车辆试运行。亚马逊基于一个名叫Kiva Systems的仓储机器人公司，实现了“货到人”的低成本、高效率的仓储分拣理念，3万台Kiva顶升式移动机器人，使其仓库的整体工作效率提高了3～5倍。美国联合包裹服务公司（UPS）于2016年宣布计划，在2020年前将其30个最繁忙的物流枢纽完全实现自动化。美国物流业的巨头莱德系统公司近期宣布成功实现了智能仓库的升级，这些仓库主要为全球领先消费品牌提供服务，通过先进的自动化技术为客户提供实时可见的服务体验。

2.2 日本物流机器人产业的发展

早在20世纪60年代，日本便开始了机器人的研发生产。到2016年，日本生产的工业机器人占全球工业机器人总供给的52%。但日本的数据、技术和商业需求比较分散，很难像美国一样正向、系统地发展人工智能技术。因此，日本正在摸索建立一种与美国模式不同的人工智能发展体制，包括物联网、大数据、人工高智能和机器人的协同发展模式。

日本政府于2016年颁布了一系列人工智能发展战略，并设立了“人工智能技术战略委员会”，确定了以革命性的人工智能技术为核心的研究项目，而日本经济产业省提出了以物联网、大数据和人工智能为核心的“第四次产业革命战略”，并将2017年定为日本的“人工智能元年”。据报道，到2025年日本新一代物流系统与服务市场（包括日本企业的海外业绩）约为3.9万亿日元，比2017年增长89.1%。近年来，日本开始进口我国物流机器人企业的自动搬运机器人等产品。机器人产业尽管是日本的优势领域，但与海外企业的竞争也将日趋激烈。

2.3 欧洲物流机器人产业的发展

2014年6月，欧盟启动《机器人研发计划》（APARC），目标是在工厂、空中、陆地、水下、农业、健康、救援服务以及欧洲许多其他应用中提供机器人。欧盟预测，到2020年，机器人产业的年销售额将达500亿～620亿欧元。据麦肯锡最新的一项研究表明，到2025年，高级机器人在医疗保健、制造和服务中的应用价值可能在全球范围内的年经济影响在1.7万亿～4.5万亿美元。目前，全球工业机器人以8%的速度增长，欧洲在世界市场中的份额约为32%，而在世界服务机器人市场的份额为63%。物流和运输领域是受机器人技术影响最大的领域之一。

近年来，欧盟陆续发布了与机器人相关的一系列包括《地平线2020战略——机器人多年度发展战略》在内的政策或计划，大部分欧盟国家加入了地平线2020计划以及SPARC机器人计划，试图通过这次革新提高欧洲的整体竞争力。有些欧盟国家（比如意大利、芬兰等），虽然还没有形成统一的国家层面的战略政策，但是其主要高校和科研机构也承担了国家对于人工智能领域的研究任务。作为老牌工业强国，德国在20世纪70时代即开始了“机器换人”的过程。2011年，德国提出著名的“工业4.0”概念，其中涵盖人工智能相关领域。时至今日，德国的工业机器人产出、保有量和密度都处于世界领先水平。截至2016年年底，德国每万名工人的机器人拥有量为282台，仅次于日本和韩国。

2.4 英国物流机器人产业的发展

英国在发展和应用人工智能过程中，把伦理道德放在核心位置，以确保这项技术更好地造福人类，引领世界安全、合乎道德地使用数据和人工智能。英国政府十分看好人工智能在本国的发展，2017年发布的报告《现代工业化战略》中，将把英国置于人工智能和数据革命的最前沿，确保人工智能的领先地位。英国在人工智能上的重点研发领域是硬件CPU和身份识别。人工智能的相关技术被主要应用在水下机器人、海域工程、农业、太空宇航和矿产采集等领域。

从以上可以看出，各国都十分重视机器人技术的发展布局，美国、日本、德国非常重视人工智能的国家级战略布局，制定了一系列制度体系来促进机器人产业的发展。2019年根据国际机器人联合会（IFR）发布的《全球机器人2019——服务机器人》报告显示，2018年专业服务机器人的销售额增长了32%，达到92亿美元。其中物流行业所占份额最大，占总销售量的41%。事实证明，各国在机器人领域特别是物流机器人领域实施的战略部署和行动方案极大地促进了全球物流机器人产业的蓬勃发展。详见表1。

3 我国物流机器人产业面临的机遇和挑战

我国物流机器人產业正面临着难得的历史机遇期，随着人工智能技术的快速迭代，物流机器人将在很多方面替代人工。根据国际机器人联合会（IFR）统计，2018年前五大工业机器人市场占全球装机量的74%，分别为中国、日本、美国、韩国和德国。中国仍然是世界上最大的工业机器人市场，占全球市场装机量的36%。预计未来5～10年，物流机器人使用密度将达到每万人5台左右。物流赋能改造传统物流基因，智能革命将改变智慧物流格局。但也应看到目前我国物流机器人领域还面临一系列挑战。

3.1 核心技术研发能力相对不足

技术是物流机器人的核心。欧美国家物流机器人研发能力较强，原创性核心技术仍牢牢掌握在他们手中，形成了技术壁垒，占据全球市场主要份额。国内的物流机器人技术研究起步相对较晚，虽然发展速度较快，但基础性、创新性核心技术研究与国外还存在较大差距，导致国内物流机器人产品还处于应用层，在芯片等核心技术链条上缺乏积累。目前中国从美国进口集成电路芯片的价值已超2000亿美元，可见国产物流机器人仍以服务应用级机器人为主，未来的发展仍需核心技术的研发助力。

3.2 物流机器人智能化程度不够

我国物流机器人行业尚处于起步阶段，由于机器人的智能化水平不足，导致在应用过程中存在诸多问题：国内仓储物流机器人在自动导航避障、运动控制、视觉识别、多传感器信息融合等方面需要继续优化，进一步提升系统稳定性以及减少机器人故障率;仓储机器人的运送方式、拣选技术还不够成熟，产品的稳定性和安全性有较大进步空间;机器人负荷运行的稳定性差，容易出现无法抬升货架或行驶轨迹偏移等严重问题。可见，我国物流机器人制造商服务水平与国外工业发达国家还有不小差距。

3.3 政策扶持力度和资金资助仍显不足

美、日、德、英等国在人工智能领域比较关注国家级的战略部署，从国家层面引导各部门的协调合作。我国在机器人人工智能领域的国家级战略非常明确，但在战略具体实施过程的各部门的配合协助方面仍需要实施层面的政策扶持，加强相关部门的合作共赢。此外，我国物流机器人的科研经费仍主要依靠政府资助，相对于国外发达国家，我国无论是资助项目数、项目经费总额还是项目平均经费都落后欧美发达国家。

3.4 复合型人才缺口大

近年来，随着物流应用场景的复杂多样，对物流机器人的功能要求越来越复杂、性能要求持续优化，其研发过程涉及多学科领域及专业的复合型人才。作为新兴的人工智能产业，物流机器人的研发对复合型人才的需求日益迫切。在相关企业及科研院校的建设方面，我国在数量和质量上均存在差距，远不能满足巨大的人才缺口需求，复合型人才培育任务十分紧迫。

4 加快发展物流机器人产业的建议和应对措施

4.1 推进创新性核心技术研究与应用

集中力量构建我国机器人产业核心竞争力，开展物流机器人科研技术攻关，突破核心技术瓶颈，加快机器人相关领域的产学研一体化进程，加强物流企业与研究机构的密切合作，提高科研成果转化效率，推进物流机器人产业高质量发展。

4.2 完善物流机器人行业标准体系建设

我国物流机器人产业还处于发展阶段，目前的机器人产品仅能满足基本的应用场景。标准体系的不断升级完善，可以实现物流机器人产品与AI的深度融合，使得产品更加智能化，从而解决物流机器人目前面临的诸多应用难题。同时加快信息标准建设，实现各物流环节信息的互联互通，形成物流作业在各行业各区域内的标准运作，推动物流机器人应用的普及化。

4.3 加大政策扶持和资金资助力度

针对智慧物流发展的迫切需求和薄弱环节，如基础理论、材料科学及法律道德伦理问题，政府需要制定更加优惠的政策，加大资金扶持力度，在研发环境、科技项目引导、机器人产业培育等方面發挥重要作用。同时重点扶持国内物流机器人领军企业，不断带动智慧物流行业的发展。完善智慧物流产业的法律法规，打破地区间、职能部门间的壁垒，实现公平有序的竞争环境及物流资源的有效配置。

4.4 多方协作培养复合型智慧物流人才

加强高校与政府、企业人工智能复合型人才队伍培养，借鉴发达国家机器人人才培养机制，研制适合我国智慧物流发展需要的人才培养模式，实现物流人才培养和行业企业发展在人才需求上的对接。完善人才服务的市场化机制，促进物流高端复合型人才的合理流动，进一步完善适合我国智慧物流复合型人才的市场机制。

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[基金项目]国家自然科学基金项目（项目编号：51805248）;江苏省333高层次人才培养工程项目（项目编号：BRA2016430）。

[作者简介]徐晓璇（1980—），女，汉族，安徽淮南人，硕士，副教授，研究方向：智能物流。