上海機器人 地圖·研發篇。 2012年08月05日
每個人孩提時代，都曾在漫畫書或是電視機中，看到過一個個精巧靈活的機器人，都曾夢想著：有一天，機器人可以跟我們一起玩耍，甚至，陪伴我們生活。當然，這些夢想，隨著我們的成長，逐漸塵封在記憶中。
生命隨著歲月而老去；人的夢想，永遠不會停止。伴隨著一代代人的努力，一個個曾經只存在於我們腦海裡的機器人，正慢慢走進現實——“深藍”等高新人工智能機器人，早已展現出與人類不相上下的智慧；自動化搬運機器人，已是工業領域，必不可少的幫手；靈巧便捷的家用機器人，正走入千家萬戶。
詳細介紹上海機器人產業發展現狀，以及未來發展趨勢，勾勒出一份詳盡的上海機器人地圖。
從研發入手，看看從實驗室裡走出來的上海機器人。
談一些技術問題，這些技術展示的，是上海經濟未來的競爭力。
工業機器人：資格最老，技術最成熟
在上海大眾帕薩特轎車的座椅生產線上，一個個機器人“工人”，正緊張地忙碌著。他們舞動著靈巧的“手臂”，將螺母，準確，並且快速地焊接到汽車部件上。
這裡的機器人，大部分都由上海交大機器人研究所研發。目前，全世界數量最多的機器人，就是，如，帕薩特生產線上這樣的工業機器人。它們的形狀和動作，很多，只是模仿了人的手臂。
“上世紀60年代初，美國誕生了人類歷史上第一台機器人，就是工業機器人。”上海大學終身教授、上海機器人研究所所長方明倫說，日本最早實現了工業機器人產業化。從美國引進機器人技術，日本政府對工業機器人產業和應用，實施了積極的扶植政策，僅用了十幾年時間，便實現了產業化與推廣應用。
上海是中國最早開始研發工業機器人的地方。 1985年5月9日，上海機器人研究所，在上海工業大學（上海大學的前身之一）成立。在第二天的《解放日報》頭版上，刊登了這條消息。報導寫道：在新成立的機器人研究所的實驗室裡，人們觀看了-從日本引進的兩台工業機器人的操作表演。一台機器人，正抓著毛筆，蘸墨汁，寫大楷；另一台機器人，在抓一件工具。
親身參與上海機器人研究所成立的方明倫記得，當時，研究所最重要的任務，就是率先研製出上海的工業機器人樣機。
不久之後，中國首批工業機器人，便在上海誕生了。上海交大研發出了“上海1號”，與“上海3號”，一個是焊接機器人，一個是噴漆機器人；上海機器人研究所研，發出了“上海2號”，與“上海5號”，一個是通用工業機器人，一個是澆注工業機器人；上海科學技術大學（上海大學前身之一）研發出“上海4號”，是橋架式機器人。
如今，在上海交大與上海大學的實驗室裡，保留著這些中國最早機器人原型。在上海大學的實驗室，“上海2號”：黃色的身體，最原始的機械手臂，通過操作，依然可以靈巧地搬運貨物、焊接等。據說，“上海2號”曾為桑塔納轎車，焊接過零部件。焊接質量之高，讓當時在現場參觀的法國專家，贊不絕口。
經過20多年的發展，上海研發的工業機器人，能做的事情，更多了，焊接、噴塗、搬運、裝配、切割等，都是“小菜一碟”。
“工業機器人，資格最老，技術水平已經非常成熟了。”上海交大機械與動力工程學院副院長、上海交大機器人研究所所長朱向陽教授說。如今，工業機器人，被廣泛應用於汽車，以及汽車零部件製造業、機械加工行業、電子電氣行業、橡膠及塑料工業、食品工業、物流等諸多領域中。按照人們給它們事先編制好的程序，一絲不苟地工作，它們不怕疲勞，也不會（像人，因精神疲乏，或情緒波動，）出差錯。
家用機器人：總有一天，會走進生活
感覺悶了，讓機器人唱段小曲兒，聽聽！
在上海市機械自動化及機器人重點實驗室裡，一個身穿戲服、塗著花臉的機器人，踱著台步，走到台前，有板，有眼地，唱起京戲來。
背景
“第三次工業革命”，即將來臨！
英國知名雜誌《經濟學人》，日前發表的《第三次工業革命》一文，提出：一系列新技術的發明和運用，讓製造業數字化革命，正在我們身邊發生——軟件更加智能、機器人更加巧手、網絡服務更加便捷。這一數字化革命，將引領第三次工業革命。
與以往歷次工業革命一樣，第三次工業革命，會對製造業的發展，帶來巨大影響，它將改變製造商品的方式。今後，製造業競爭力的高低，將不再取決於“成本”，而是取決於“技術”。
對於製造業大國-中國，第三次工業革命，意味著更多挑戰與機遇。 《第三次工業革命》一文作者保羅·麥基里說，歷史的車輪，幾乎回到了原點，很久以前，被中國等新興國家搶走的崗位，可能又要重新回到發達國家手中。但，如果中國在本世紀上半葉，實現對第三次工業革命基礎設施的構建，可能會成為下一次工業革命的領軍人。
上海，始終站在中國經濟改革的前沿。如何迎接第三次工業革命帶來的挑戰與機遇，應該成為上海重點研究的課題。
其實，第三次工業革命最核心的，就是“人工智能數字製造技術”，這一技術最集中的體現，便是機器人。當前，以機器人為代表的智能製造模式，正在全球範圍內形成。上海，作為中國最早開展機器人研究的地方，也是中國最主要的機器人產業集聚區之一，機器人產業，理應成為上海迎接第三次工業革命的切入口。
機器人ABC
機器人，是具有人體部分器官功能的自動機器。它的外形，可以是多種多樣的，可以像人一樣，或像人的某一部分，也可以按照它所需要的功能，不拘一格地，設計成各種形狀，只要這種構造，能充分發揮其應有的性能，並易於製造。
按照應用領域和技術特點，機器人，分為工業機器人與服務機器人。
工業機器人是應用於生產製造領域的機器人，是製造業智能化的核心部分。
服務機器人，又分為專用與家用兩種。專用機器人，是專門從事軍事、公共安全、勘探、航空與醫療等的機器人，也叫特種機器人。家用機器人，主要指康復、家務，及娛樂機器人，具有醫療、助老助殘、教育和娛樂等功能。
權威聲音
上海機器人產業發展，選擇什麼路徑
《上海市科學和技術發展“十二五”規劃》提到：發展智能機器人。 “重點研究智能機器人機構設計、製造工藝、智能控制和人機交互等共性技術，攻克機器人建模、感知、多機器人協調等核心技術；自主研發機器人本體、精密減速器、伺服驅動器和電機、嵌入式控制器等核心零部件，形成機器人成套設計、應用能力和模塊化功能部件生產能力，實現六自由度高速輕載和重載工業機器人、特種機器人，以及服務機器人產業化。推進智能機器人區域性研發中心、製造中心建設。 ”
《上海中，長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》提到：發展服務機器人。 “建立開放式智能服務機器人平台，攻克相關的核心基礎技術、單元技術和系統集成技術，開發滿足不同需求的，各類服務機器人，製造滿足家用、教育、助老助殘、醫療、反恐、救災等需要的產品，形成系列化型號，並在世博會上，展示重點產品。 ”
一個產業能否發展起來，關鍵在於路徑選擇。作為中國最早開展機器人研究的地方，也是中國最主要的機器人產業集聚區之一，上海的機器人產業發展路徑，應該如何選擇呢？
其實，在《上海市科學和技術發展“十二五”規劃》，與《上海中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》中，已經相對明確地指出了上海機器人的發展路徑：一是，攻克智能機器人涉及的核心技術難題；二是，重點發展服務機器人。
上海市科委總工程師陳杰解釋說——
上海已經成為中國最大的機器人產業集聚區，世界四大機器人巨頭，不約而同地將中國總部，設在上海，本土機器人企業，不斷湧現、高速成長，人才團隊、技術儲備和產業配套條件，初具規模。當然，我們清醒地認識到，中國的機器人研發，起步相對較晚，但，整體研發實力，距離日本、美國與歐洲國家，還有很大差距，前沿技術和關鍵技術，模仿較多，缺乏創意理念和原創性成果，雖然，能夠實現系統集成，在關鍵零部件，與可靠性方面，與國外有相當差距。在傳統的工業機器人領域，日本、德國和瑞士等幾大機器人公司，已經基本壟斷全球市場，中國機器人，要想進入其中，非常困難。目前，中國市場上，應用的工業機器人的關鍵基礎部件，大多為進口，產品設計、材料與工藝技術、系統集成，與國外存在較大差距，沒有形成相應的標準化、模塊化，與可互換性的軟硬件，及功能模塊。上海在技術研發上，要以此為突破口，爭取早日研發出關鍵工藝技術，與核心部件技術，同時，解決標準化、模塊化的問題，以此，帶動機器人系統集成技術的研發。
此外，隨著社會老齡化問題日益凸顯，適用於家庭扶老助殘、教育娛樂的服務機器人，具有巨大的市場潛力。從全球來說，服務機器人的應用，並不廣泛，很多相關技術，各國都還處於實驗室階段，真正的行業霸主，也沒有出現。相對來說，中國在服務機器人方面，與國外的差距，並沒有那麼大。因此，上海要超前部署，爭取未來，能在服務機器人領域，搶得一席之地。
因此，上海的機器人發展戰略，為“錯位競爭，整機牽引，以本土市場，培育技術能力”，就是要避開外企對機器人技術路徑的鎖定效應，避開外企所壟斷的傳統機器人市場（如：汽車和電子製造），快速進入外企還未完全壟斷的市場，上海有應用基礎、技術要求適中的新興市場（如：服務機器人）。
“現在，上海機器人產業，已經進入用研發推動應用的階段。”上海市科委高新技術產業化處處長郭延生說，2005。 ‘至2011年，7年間，市科委，共在機器人方向，佈局81個項目，項目總經費，約2.37億元,其中，科委資助5537萬元，通過設立重大攻關項目，建立產業創新聯盟，以企業為主體，建立適應機器人產業發展的技術創新體系。 2010年世博會上，上海研發的炒菜機器人、助老機器人、機器人樂隊等各種服務機器人，都得到很好的展示，也提高了市場對這一產業的接受程度。最近兩年，一批有實力、有眼光的企業，加速進入了這個市場。
在陳杰看來，上海機器人產業，應該在政府政策的引導下，以企業為主體，高校和科研院所協同，三方共同努力，將產業做大。 “作為主體的企業，在其中的作用，尤為重要。上海未來的製造業，必然向綠色製造、智能製造與高端製造方向發展，核心體現之一，就是機器人的應用。上海機器人市場，是巨大的，關鍵是看企業有沒有眼光，與魄力，抓住這個機會。不過，科技創新，不是一，兩天能做成的，機器人產業，也不可能在一夜間長大。因此，需要上海企業，具備長遠發展的戰略眼光，不但要下定決心去做，並要做好長期發展的準備。 ”
對話專家
上海機器人要實施跨越式快速發展
方明倫，國家級專家、上海大學終身教授、上海機器人研究所所長，已經年過花甲的他，至今，依然忙碌在機器人研發領域。從上世紀80年代開始，方明倫就多次作為機器人專家，參與上海經濟發展規劃的擬定，見證了20多年來，上海機器人，在實驗室中的成長壯大，他也曾多次在各種場合呼籲：上海要加快智能機器人研發。上海大學的一間辦公室裡。
機器人產業，在上海到底有多大的市場潛力？
方：中國擁有的工業機器人數量和密度，與日本、美國和德國等國家，有很大差距。在絕對數量上，中國的機器人數量，僅為日本的18%、德國的35%；在工業機器人應用最多的汽車產業，每萬名工人中，機器人數量，只有90台；日本有1600多台，美國有800多台。從這個角度看，工業機器人，在中國的缺口很大。
具體到上海的情況。飛機製造、船舶製造、汽車製造、核電和電子等領域，對工業機器人的需求量最多，上海一直以來，就大力發展這類精密製造業，而且，“十二五”期間，上海會繼續在這些領域發力，所以，工業機器人在上海發展的市場潛力巨大。
此外，上海老齡化的人口結構，對家庭機器人，產生旺盛的需求。上海是中國第一個進入人口老齡化的城市。有統計顯示，截至2011年底，全市戶籍60歲，及以上老年人口，為347.76萬，佔總人口的24.5%；“十二五”期間，上海市進入人口老齡化加速發展期，預計到2015年末，戶籍60歲，及以上老年人口，將超過430萬，比例接近30%。隨著生活水平進一步提高，上海會非常需要具有醫療、助老助殘、教育和娛樂功能的家庭機器人。
經過20多年的發展，上海的機器人研發實力，處於什麼水平？
方：全球機器人研發水平，最高的是日本、美國與歐洲國家。尤其是日本，在工業機器人領域，研發實力非常強，全球，曾一度有60%的工業機器人，都來自日本。
美國在特種機器人研發方面，全球領先。不僅是研發，從機器人產業上來說，日本、美國與歐洲國家，基本處於壟斷地位。目前，國際產業界，有四大巨頭：日本FANUC（發那科）與YASKAWA（安川電機）、瑞士的ABB、德國的KUKA（庫卡），其中，前三家企業，在全球的機器人銷量，都突破了20萬台，KUKA的銷量，突破了15萬台。
中國的機器人研發，起步相對較晚，個別技術上，能達到領先水平，但，整體研發實力，距離日本、美國與歐洲國家，還有很大差距。
上海擁有較好的人才團隊與技術儲備：以上海大學、上海交大為代表的研究機構，主要從事工業機器人與特種機器人的研發；以復旦大學、同濟大學為代表的研究機構，主要從事機器人智能控制的研發。上海一些民營企業，具有一定自主研發能力，如，上海沃迪科技有限公司研發了能實現碼垛等功能工業機器人，去年，產量為50套，但，計劃啟用新工廠兩年後，預計能年產機器人1000套；還有，上海機電廠、開通、安乃達等相關企業，可以從事機器人的控制器、電機和驅動器的開發。
不過，與中國機器人研發水平，相對全球一樣，上海機器人個別研發技術，在全國能達到領先水平，但，整體研發實力，卻不敢說最強。往北看，實力最強的，有哈爾濱工業大學和中科院瀋陽自動化研究所；往南看，廣東技術水平發展迅速，最近，還成立了機器人產學研戰略聯盟；上海周邊的，江蘇省等，正抓緊機器人研發，發展勢頭，直逼上海。
上海是最早開始研發機器人的地方，為何發展了20多年後，整體研發水平，卻沒有在全國取得領先地位呢？
方：發展智能機器人，與工業機器人技術，已經寫入了國家的“十二五”規劃，我參與編寫的，上海市的“十二五”規劃中，就將發展智能機器人，看作發展先進製造業的核心。但，仔細分析，上海機器人研發，還是可以看到很多問題。
第一，現在的研發規模還不夠，缺乏研發的連續性。掌握機器人的核心技術，需要長期的積累與沈淀，但，上海目前的研發，還處於零散狀態。研發技術，主要掌握在幾大高校、一些民企，與央企手中，但，它們相互之間沒有整合，沒有形成有效合力。
第二，機器人核心技術，與關鍵器件，不過硬。當然，這不僅僅是上海機器人研發的問題，我們中國機器人研發，都存在這個問題。目前，中國機器人產品中真正過硬的核心部件，還幾乎全部依賴於進口。
第三，有影響力、有研發能力的上海國企、央企，不積極介入。它們目前，仍然趨於合資或者購買進口產品，對自主研發的熱情不高，這就導致上海的機器人市場，嚴重缺乏本土產品，目前，上海市場，幾乎被日本與歐洲機器人產品壟斷。
按照您所說，上海的機器人研發，不算全國最領先，產業結構，還有很多不合理的地方，那麼，接下來，上海機器人應該如何規劃發展，才能奪取技術的製高點，起碼爭取到國內的機器人技術話語權呢？
方：我的觀點是，上海機器人，要實施跨越式快速發展，重點要研發出，有品牌的“基礎型”智能機器人。
跨越式，就是不要跟隨國外的技術路線。在工業機器人領域，日本與德國、瑞典等歐洲國家，全球領先，在特種機器人領域，美國技術水平最高，那麼，上海不可能再跟在它們後面，去發展這些機器人，那，只會落入學習、落後、再學習、再落後的怪圈。上海要發展的是，智能機器人，包括，智能工業機器人、智能家用機器人等，但，前提一定是“智能”。
要實現機器人產業的規模化，一定要打造出大品牌的機器人。這就需要告別現在上海機器人研發“單打獨鬥”的局面，要有上海國企、央企的參與，以及上海高校科研力量的聯合。參與和聯合的目的，是要研發出有品牌的“基礎型”智能機器人。所謂“基礎型”智能機器人，就是一個“標準”，能夠廣泛應用於各個領域，一些功能，都可以搭載在這個“標準”之上。就像日本FANUC，最核心的技術，就是一個“基礎型”工業機器人。聽一個機器人唱戲，不過癮，那就再來一個機器人吧。只見台下，又走上來一個機器人，圍著前面那個機器人，走了兩圈，然後，兩個機器人，就拿出京戲道具“長槍”，不緊不慢地對打起來。
在很多科幻小說裡面，幻想家都勾畫過這樣的情節：獨居家中的老人，和充當“保姆”角色的機器人，聊天解悶；久居太空的宇航員和隨行執行任務的科研機器人，載歌載舞；勞累了一天的人，回到家，可以吃上機器人烹飪的可口飯菜。
其實，這些，在上海的各大機器人實驗室，已經變成了現實。
還記得，上海交大機器人研究所，在2010年世博會上，展出的炒菜機器人吧！它的外表，看起來，有點像家用淋浴房，拉開滑門，裡面，是各種齊全裝備。工作人員只要把配料裝進專用盛裝盒，然後，加入各類佐料，調配完成後，在電腦上，輸入菜名，機器人便會自動點火、加油，並開始炒菜。它甚至能模擬真正大廚，晃鍋、顛勺、劃散、傾倒，並能嫻熟地，使用中式，西式炒菜技法。
唱戲機器人與炒菜機器人，都屬於家用機器人。家庭服務機器人，由於貼近普通百姓的日常生活，將是未來機器人領域的重要研究對象。
除了提供娛樂功能，家用機器人，更主要的是，提供助老、助殘和康復功能。在上海交大自主機器人實驗室，就孕育長大了一批“交龍”系列的家用機器人：如，智能輪椅能夠跟踪主人的引導，自動記憶環境地圖，具有高精度和高可靠性的自定位能力，可以在人員流動的動態環境中，完成大範圍的自主導航；服務機器人集成了輪式移動下肢和仿人型雙臂上肢，不但能提供大範圍，可移動式的陪護，還能幫助主人，端茶，倒水等。
“中國現有8000多萬殘疾人，約佔總人口的6.34%；60歲以上的老年人口，已達1.6億，老齡化問題日益加劇。獨居老人、身體殘障，行動不便者等，都將是這類機器人的受益者。 ”方明倫說。
不同於工業機器人，家用機器人，屬於更複雜的智能機器人的一種。朱向陽解釋說，所謂智能機器人，就是對周圍環境變化，能產生智能化反應的自主式機器人。通俗地說，工業機器人，和智能機器人，可以這樣區分：對工業機器人，你不但要告訴它做什麼事情，還需要通過事先編制好的程序，告訴它：每一步怎麼做；對智能機器人，你只要告訴它：做什麼事情，而不必告訴它：怎麼做，它會自主地完成作業任務。智能機器人，涉及定位導航、路徑規劃、運動控制、無線通信、機器視覺、多機器人協作、語音識別等廣泛的問題。
在上海的各大機器人研發實驗室，能從事簡單家庭服務的機器人，還有很多。比如，有的機器人，可以對房間內的所有物品，自動識別、分類，哪些仍可利用、哪些作垃圾處理，都可在無人操控的條件下，獨立完成。不僅能分類、歸納，它們還能將雜亂擺放的物品，進行清潔、整理。這些看似複雜的工作，只需要使用者按下遙控器上的按鍵，就能完成。
當然，千萬不要“神話”了這些家用機器人。 “儘管比爾·蓋茨在2007年就預言說，機器人，將與個人電腦一樣，邁入千家萬戶。但從全球的現狀來看，機器人大量走進普通百姓的日常生活，還有一段路要走，其中，有許多技術問題，仍有待科學家努力。 ”朱向陽說，家用機器人需要更先進的人工智能技術、更高的自主作業能力、更友好的人機交互界面，和更高的安全性和可靠性，現在，還尚未到這個時候。不過，我們可以相信，家用機器，人不是一個遙遠的夢，它正在一步步成為現實。
如果我們適當放寬“家用機器人”的定義，將可以根據室內環境變化，來改變清掃方式的“掃地機器人”，或是可以幫助洗碗的“洗碗機器人”納入家用機器人的範圍，甚至可以設想，機器人進入家庭的第一步，不是作為功能性的助手或是僕人，而是作為玩具和寵物類型的設備，那麼，家用機器人的現狀，會更加讓人樂觀。因為，這樣相對簡單的機器人技術，在上海實驗室，已經非常成熟了。
特種機器人：在你看不見的地方，默默工作著
在一塊垂直地面的巨大鐵板上，一個外表酷似坦克車的小機器人緩緩駛入。機器人具有復雜環境下自主式運動功能，傳感器系統可以幫助它尋找作業目標，並自動完成焊接等作業任務。
在上海交大機器人研究所的實驗室的一幕。
朱向陽指著一個“小傢伙”說，它可以應用於大型工程結構的焊接。此類特殊的作業，任務會比較危險，而且，焊接作業區分散，工作強度和難度大。但，這個帶有自主式移動平台的焊接機器人，可以幫助我們完成這一任務。它自帶傳感器，可以自動尋找焊接作業區；特殊的底盤設計，能讓它在大廈牆面上，行駛，也如履平地。
當然，這個“小傢伙”，只是功能比較簡單的一個特種機器人。特種機器人的種類繁多，可以應用於軍事、公共安全、勘探、航空與醫療等各行各業。咱們上海，研發出一些更厲害的特種機器人。
目前，上海交大船舶海洋與建築工程學院研發的“海龍”水下機器人，代表了中國水下機器人的領先水平。 “海龍”水下機器人，是中國下潛深度最大、功能最強的，無人遙控的機器人。它能在水下3500米深處，進行觀測和取樣。它成功應用於“大洋一號”21航次第三航段的深海熱液科考任務。通過“海龍”，工作人員可以在東太平洋深海3000多米處，觀察到高26米、直徑約4.5米的罕見巨大“黑煙囪”，並取樣。除了海底熱液礦物取樣、大洋深海生物基因和極端微生物的研究等，“海龍”，還可用於海洋石油工程服務，水下管道、電纜檢測維修，以及海上救助打撈等各種水下作業。
此外，在我們生活中，也有一批上海研發的特種機器人，在默默工作著。只是由於涉及國家安全等敏感問題，這些機器人，很少被媒體報導。
生機電一體化機器人：新崛起的前沿科技
好萊塢科幻大片中，經常出現主人公，因意外事故，失去手臂，但，卻在高科技的幫助下，重新裝上時尚先進的機械手臂，不但能完全恢復正常的活動，從此，還能藉助機械手臂上天入地、打敗強敵、拯救世界。
如今，人體與機器的結合，正在經歷從科幻到現實的跨越。
這便是處於機器人前沿技術領域的“生機電一體化技術”：將“固定在人體上的機器”，發展為神經系統直接控制的運動功能替代裝置，由人的神經電生理信號，來控制假肢的行動。簡單說，就是你想什麼，它就可以按照你的意願，做什麼，等於恢復了正常的肌體功能。
由上海交大機器人研究所領銜的國家973計劃項目“人體運動功能重建的生機電一體化基礎”，就是以“多用途靈巧假肢”為載體，研發“生機電一體化機器人”。
主攻生機電一體化技術的朱向陽介紹，現在，技術相對成熟的是，功能低下的單自由度假肢，而多用途靈巧假肢，特別要求靈巧、多自由度，能夠還原“手”的功能，實現肢體運動和感知功能再造、神經功能重塑、生機交互與功能集成。如今，這種多用途靈巧假肢，雖然，距離推廣使用，還有很大距離，但在實驗室中，做出的樣機，已經取得了不錯的效果。
在實驗室看到，在一位失去小臂的殘疾人的殘肢上，貼上電極，採集其神經電生理信號，就可以實現神經系統控制下的計算機字符輸入。
“假肢的運動，主要依靠神經電生理信號控制，常用的神經電生理信號，包括腦電信號、肌電信號等，與此相關的一項關鍵技術，是人機接口技術。 ”
腦機接口技術，近年來，發展很快。腦機接口，可分為有創腦機接口和無創腦機接口。有創腦機接口，需要在中樞皮層中，直接植入傳感器，接受神經信號。從技術上來講，這種腦機接口的信號測量效果好，信息傳輸率，也相對較高。無創腦機接口，實現比較容易，只需要通過電極帽測量頭皮外的信號，安全性好，但，其信息傳輸率，相對較低。人機接口是影響生機電一體化技術發展水平的最關鍵的因素之一。
不過，由於全球生機電一體化研究本身起步較晚，中國與世界水平的差距，相對不大。上海的生機電一體化研究，在中國起步較早。 2005年，上海交大機器人研究所，就開始開展此類研究，也成為最早開展此類研究的研究所之一。國內從事該領域研究的主要機構，還有清華大學、浙江大學、哈爾濱工業大學等等。
作為一門新的學科，生機電一體化技術，面臨製造科學、信息科學、神經科學與神經工程學交叉學科的挑戰，儘管從研究和實踐上，都還遠遠未完善，但這種新技術的崛起，正孕育著康復工程技術的重大變革，並可能直接影響未來的國際科技和產業競爭格局。
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中國機器人研發差距還挺大
2011年10月。浙江大學日前研製的仿人機器人“悟”和“空”正式亮相，據稱，這是目前，世界上首個研製成功的、具有快速連續反應能力的仿人機器人。機器人的發展和普及，是一國科技基礎和製造業發展水平的重要體現。中國的機器人研發水平，在世界，到底處於什麼水平？
“悟”和“空”，具備較高的控制能力和快速連續反應能力，甚至能與真人，在乒乓球檯上，打幾個回合。不過，機器人，目前，尚不具備在移動中接球的能力，機器人的行走速度，也有待提高。據了解，仿人機器人，是目前國際機器人研究的趨勢，未來，將用於助老、助殘，或者為人類提供娛樂性服務的家用領域。所謂仿人機器人，就是模擬人的形態，和行為的機器人。由於研發，涉及機械、電子、計算機、材料、傳感器、控制技術等多門科學，仿人機器人，能在很大程度上，代表一個國家的機器人發展水平。日本，美國，法國等國，都不惜重金，研究仿人機器人，成果和技術遙遙領先。日本本田公司，於1997年，推出了仿人機器人P3，它不僅能走平路，還可上台階、走坡路，腳底不平，也能保持直立姿勢，行走能力，世界領先。美國麻省理工大學研製出了仿人機器人科戈。中國在仿人機器人方面，取得了一定成果。比如，長沙國防科技大學研製成了雙足步行機器人，北京航空航天大學研製成了多指靈巧手等。在研發仿人機器人的國家中，日本、中國和法國，更側重於為人類提供生活服務的室內仿人機器人；
美國則傾向於研發在惡劣條件和艱苦環境下，進行野外作業的室外仿人機器人。
中國機器人研究，起步於20世紀70年代初期，經歷了70年代的萌芽期，80年代的開發期，和90年代以後的實用化期。上世紀80年代，中國在“七·五”科技攻關計劃中，將工業機器人列入了發展計劃，由當時的機械工業部，牽頭，組織了點焊、弧焊、噴漆、搬運等型號的工業機器人攻關，形成了中國工業機器人第一次高潮。 90年代的“863計劃”，確定了特種機器人與工業機器人並重的發展方針，開發了7種工業機器人系列產品，102種特種機器人。上世紀90年代末，中國建立了9個機器人產業化基地，和7個科研基地。目前，中國已經能生產具有國際先進水平的平面關節型裝配機器人、直角坐標機器人、弧焊機器人、點焊機器人、搬運碼垛機器人，和AGV自動導引車等一系列產品，其中，一些品種，實現了小批量生產。然而，和世界水平相比，中國差距很大：截止到2009年底，中國運行中的工業機器人，僅為3.68萬台，數量為日本的10.8%、德國的25.2%。中國的工業機器人，絕大多數為進口，國產工業機器人，尚無法進行大規模生產。在智能機器人領域，中國的一些大學、研究所，取得了一些進展。中國科研團隊，在一些比賽中，亮相，並獲得了一些成績和好評，但綜合實力，仍遠不如發達國家。此次的“悟”、“空”，突出了連續快速反應的“一招鮮”，但，在行動能力、信息感知和反饋能力方面，卻遜色於國外產品，“人工表情”等，也停留在較初級水平。
從20世紀60年代中，世界第一台機器人誕生，到現在，全球已出現了三代機器人。第一代，是“示教再現型機器人”，是一種沒有感知能力的機器人，更像一種精密機器。 20世紀60-80年代，在工業化國家的生產線上，迅速得到普及。第二代，是“感知型機器人”，具有一些對外部信息進行反饋的能力，諸如，觸覺、視覺等，特別適合完成礦井、海底、高溫，高壓，高腐蝕，環境下的勘探、操作、科學考察等任務。這類機器人，80年代開始，進入成熟應用期，目前，已開始普及。第三代，是“智能機器人”或稱“仿人機器人”，它不僅外形像人，具備各種感知能力，還擁有類似於人類的判斷、處理能力。迄今為止，第三代機器人，尚未進入大規模工業化普及時代。除了技術上的難點，這代機器人，造價高昂，結構過於精巧，容易損壞，難以修理，是普及和推廣的難點。制動器和傳感器技術，也是製約機器人發展的重要因素。制動器，用於控制機器人的移動，但目前的製動器，不是製動能力欠佳、體積太大，就是噪音太高。雖然，有科學家提出“人造肌肉”的解決方案，但，在掰手腕測試比賽中，“人造肌肉”的力量，還抵不過年輕女孩。 ▲
法國機器人製造產業概況。 2012年07月
20世紀後半葉，機器人製造產業，在法國逐步發展起來。 20世紀70年代，法國國家信息與自動化研究所(INRIA)和法國原子能委員會(CEA)，研發出第一批工業機器人和第一個移動機器人，憑藉原子能委員會開發的，應用於核領域的機器手，法國在世界機器人製造領域，處於領先地位。
20世紀80年代，法國第一批服務型機器人企業誕生，私人企業，開始進入工業機器人開發領域。多種機器人服務，陸續推向市場，如，殘疾人護理、工業清潔、核安裝監控等等。
與此同時，以法國國家科學研究院、法國國家信息與自動化研究所、法國原子能委員會為代表的法國科研界，掀起了機器人研究高潮，交通領域的機器人探測技術飛速發展。此外，法國國防業，開始進入機器人研究領域。
但由於缺乏社會和經濟的支持，法國工業機器人產業，在20世紀末，逐漸走下坡路，大部分企業，被其他國家的公司(如，意大利柯馬公司等)收購，僅幾家小型企業留存。
隨著科技的日益進步，21世紀初，法國機器人製造產業，逐漸復蘇，新一代服務型機器人企業，應運而生。一些大型企業，也開始進入機器人製造業，例如，達索、ECA、薩基姆、泰雷茲等，逐漸參與到遙控無人駕駛機、海底機器人、地面機器人等領域。
經過十年的發展，法國機器人製造產業，目前，主要由三類企業組成：傳統服務型，和工業機器人中小企業、新興研究型中，小企業以及大型國防企業。總體而言，中，小企業佔多數，但，多集中在特定領域或技術，僅有十幾家企業，有能力生產成套機器人設備，而，且資金基礎薄弱，發展受限，企業重組，或破產事情時有發生。大型企業，多半集中在軍事領域。
相對於民間的投資熱情，機器人製造產業，較晚才引起法國政府重視，進入21世紀後，才陸續有一些機器人研究資助項目啟動。 2001年，法國國家科學研究院啟動“ROBEA計劃”投資機器人研發；2002年，該項目，共提供320萬歐元資助32個科研項目；2003年，法國實驗室，與日本AIST研究機構，合作建立了“機器人研究聯合實驗室”(JRL)，共同開發了HRP2研究平台；2006年，共有25個項目，獲得法國政府1520萬歐元的資助；2008年，法國武器總署將防禦功能，確定為機器人研發的首要戰略；2011年，法國啟動“投資未來”項目，預計將在未來幾年內，投資200萬歐元，資助15個實驗室的機器人研究開發工作。
除資金支持外，法國政府還重視相關人才培養。 2007年，機器人研究集團成立，聚集了六十幾個科研實驗室；截止到2010年，法國科研界，共有由600名研究人員，和300名在讀博士，構成的六十多個研究團隊，從事於機器人研究行業。
隨著機器人產業的發展，越來越多的機器人工業園區，隨之建立，比較著名的，有法蘭西島、羅恩-阿爾卑斯地區、中部比利牛斯地區工業園區。
如今，法國具有國際領先的機器人研究團隊，尤其是在世界服務型機器人領域，頗具競爭力。為推廣服務型機器人產業，法國還於2007年，成立了服務型機器人協會(Syrobo)；2011年，在法國里昂，組織了第一屆服務型機器人國際展覽會。
從科學研究層面看，根據機器人研究集團的分類，法國服務型機器人研究，可分為八類：醫療、自動運輸工具(陸地或航空)、自動化操作、機器人系統先進操作結構、機器人系統和用戶互動、創新機械和機械電子結構設計、類人型機器人、機器人神經組織。
從應用層面看，法國服務型機器人，主要應用於醫學領域，如，矯形和機能訓練、外科整形。此外，機器人無人駕駛偵察機、自動運輸工具、個人護理等方面應用，也逐漸增多。