编者按：目前，德国在机器人密度和市场规模上已居世界前列，但应用主要集中在自动化生产线或物流领域。德国联邦教育与研究部于2023年12月发表的《机器人技术研究行动计划—开发基于人工智能的机器人技术创新潜力》强调了智能机器人在未来的重要性。德国将整合现有研究力量并进行策略性资助，计划建立一个新的机器人研究所，推动德国在机器人技术领域的创新，促进德国成为全球机器人研究的顶级中心，并培养急需的专业人才。这一战略符合德国未来研究与创新政策的目标，即维护技术主权，增强国家的创新能力。
“研究与创新”是德国未来战略的重要组成部分。为了进一步挖掘基于人工智能的机器人技术的创新潜力，德国联邦教育与研究部于2023年12月发布了《机器人技术研究行动计划—开发基于人工智能的机器人技术创新潜力》（Aktionsplan Robotikforschung – Innovationspotenziale der KI-basierten Robotik erschließen，以下简称《行动计划》），目的是汇聚德国各方研究力量并战略性地分配资源，抓住机器人技术发展带来的重大机遇，增强德国的创新能力。该计划由背景与目标、行动领域和治理策略三部分组成，计划于2024年7月1日正式启动，标志着德国在机器人研究领域开启了新的篇章。
一、背景与目标
智能机器人技术在长期的数字化转型过程中，在应对重大社会挑战如人口结构变化方面发挥着至关重要的作用。在全球围绕独立创新和可持续价值创造的日益激烈的竞争中，机器人技术更是扮演着核心角色。
随着人工智能（AI）技术的进步，机器人已不再局限于结构化环境如工厂车间内的自动化生产任务，而是能够在动态环境中与人类协同处理复杂任务。协作机器人（Cobots）和服务机器人的研发开辟了机器人技术在民用安全、手工业、建筑、医疗护理等领域的全新应用。这是一项深度技术创新，虽然初期投资较高，但具有显著的竞争优势和颠覆性的潜力。智能机器人的应用前景广阔，预计到2030年，全球机器人的市场规模将从2023年的350亿欧元增长至2300亿欧元 。
德国是欧洲最大的机器人市场，在机器人密度方面位列世界第四，拥有众多全球领先的机器人解决方案供应商，主要为大型自动化和物流企业以及众多中小企业。在德国，工业机器人的主要用户是汽车行业。AI与工业4.0技术的结合为生产制造、护理服务、物流、实验室自动化和农业等领域带来了跨行业的性能提升和创新。
在机器人技术领域，德国要应对来自美国和亚洲的全球科技公司的竞争。因此，德国政府认识到掌握机器人技术的重大意义，将之视为整个创新生态系统的竞争力问题。德国政府在其未来战略中将创新研究作为目标，旨在利用机器人技术带来的巨大机遇，强化德国的创新能力，并确保欧洲的技术主权。基于此，德国联邦教育与研究部 (BMBF) 提出了这份行动计划，旨在挖掘创新潜力，为加强德国机器人生态系统的建设，特别是在资助研究和培养专业人才方面做出贡献。该行动计划与德国政府现行策略相辅相成，首次为机器人研究建立了一个连贯的框架，帮助研究人员和资助机构确定方向和重点。同时，该行动计划关注机器人技术的社会和文化维度，并与欧盟活动如“地平线欧洲”计划2紧密对接，以确保德国在人工智能、数据和机器人领域的合作中取得成效。
二、行动领域
智能机器人技术在应对全球危机、增强供应链韧性、实现可持续发展目标、解决劳动力短缺问题以及提升德国机器人研究生态系统中具有重要作用。
通过将生产链回迁至德国和欧洲，并结合智能机器人技术，可增强供应链的抗风险能力，有助于制造业、物流、建筑、农业等多个领域的环保创新和设备再利用等循环经济的发展，为欧盟的可持续发展目标作出贡献。面对人口结构变化导致的技术工人短缺，机器人技术可以在工业、物流乃至建筑、农业、能源和健康护理等领域重塑工作模式，以缓解这一趋势。
为了强化德国的机器人研究生态系统，使德国在机器人研究领城保持国际领先地位，德国联邦教育与研究部规划了四个关键行动领域，即：基础技术创新、尖端科技研究、专业人才培养以及应用领域开发。
1、基础技术创新
在机器人领域，多种基础技术（如人工智能、传感器、执行器及5G/6G移动通信）通过系统集成，推动了机器人性能的提升和新应用的发展。作为资助研究的一部分，德国联邦教育与研究部正着重推进那些能在系统层面产生重大影响的机器人技术创新。
得益于大型AI模型的进步，动态学习技术、复杂环境中的训练技术、语音交互技术等方面取得了显著进展，这些人工智能技术直接推动了机器人控制领域的发展。实时联网的机器人依赖于数字和网络系统的研究，强大的通信技术使得机器人间的协作成为可能，而6G通信网络的潜力将进一步促进人机交互，特别是在工业4.0和医疗领域的应用。考虑到安全性需求，尤其是在与人类合作的场景中，IT安全技术从一开始就纳入了机器人研发的过程中。高性能微电子技术，如新型神经形态处理器芯片，有助于实现机器人与人类实时互动中的精确控制。
在此基础上，德国联邦教育与研究部将继续扩大对人工智能和软件工程的研究支持，包括设立人工智能教授席位和青年研究团队，同时关注人工智能的技术基础，如可解释性、稳定性和迁移学习。在网络安全和数字化系统领域，将支持低延迟、高可靠的6G通信系统技术研发，以促进联网机器人的发展。在微电子领域，重点放在边缘计算、智能传感器以及人工智能应用的硬件，以确保机器人在复杂环境中的安全交互。
2尖端科技研究
机器人技术是一个高度跨学科的领域，涉及数学、信息学、数据科学和经典机械工程的广泛知识，其潜力源于尖端科技创新，这也是德国联邦教育与研究部的资助重点之一。
目前，德国在机器人研究方面具有国际竞争力，但面临着中国、美国、日本和韩国等国家的竞争。为了保持领先地位，德国的目标是加强目前分散的顶级研究机构之间的合作，制定统一的研究路线，激发潜在的协同效应。同时，与麻省理工学院、斯坦福大学和韩国科学技术院等全球领先的机器人中心建立联系，并加强与欧洲项目的合作，提高国际知名度。
德国联邦教育与研究部计划建立一个去中心化的“德国机器人研究所”，联合全国的研究力量，促进合作并协调战略方向。此外，还设想了一个共享数据平台以加速研发进程。未来还可能通过实验室投资计划进一步扩展研究所，提升全国范围内的研究基础设施。
马克斯·普朗克学会（MPG）下辖的智能系统研究所（MPI-IS）等多个研究所致力于研究在复杂环境中自主感知、学习和行动的基本原理，并在生物、混合系统、计算机系统以及材料科学等多个领域进行探索。马克斯·普朗克学会也是位于德国南部的欧洲最大机器人和人工智能研究集群“赛博谷”（Cyber Valley）的重要推动者，未来将更关注智能机器人的开发研究。
德国研究联合会（DFG）则通过柏林的智能科学卓越集群和特殊领域研究项目“日常活动中的科学——分析和生成建模”，致力于研究智能的原理并开发能处理日常任务的自主机器人模型。
3专业人才培养
德国联邦教育与研究部认识到智能机器人的应用需要从基础技术研发到系统集成各层次的专业人才。尽管德国在机械工程、电气工程、信息科学、物理和数学等相关领域有大量的学生具备攻读机器人学科的能力，但现有的机器人专业课程知名度不高，且其他如自动驾驶等AI领域也在争夺相同的人才资源。
为了培养更多专业人才，德国联邦教育与研究部制定了相关目标，包括：从研究活动出发支持人才培训，与现有教育机构合作提升教学质量，激发学生对机器人技术的热情，及加速基础技术在机器人领域的应用。
为此，德国联邦教育与研究部计划建立德国机器人研究所和机器人学院，以提升高校、职业学校和继续教育机构的教学质量；鼓励学生参加国际机器人挑战赛；通过6G研究倡议促进未来通信系统在机器人系统中的应用，培养具有创新网络技术知识的机器人专业人才。
4应用领域开发
在应用导向的研究中，机器人技术在以下几个方面发挥着重要作用：
（1）生产自动化：不仅为大型工业，也为手工业提供了新的自动化可能性。研究重点在于提高机器人系统在企业环境中的可接受性和可用性。
（2）人机交互：研究的目的在于让机器人更好地服务于日常生活，尤其是在公共场所和医疗护理领域提高人们的生活质量。同时，研究过程需纳入伦理、法律和社会方面的考量。
（3）民用安全：德国救援机器人中心（DRZ）正在研究和测试半自主救援机器人以及恶劣环境下的人员撤离系统，为消防和救援人员提供质量可靠的机器人组件。
以上均需要高效灵活的无线移动通信系统作为保障。
德国联邦教育与研究部认为，今后的目标应为加速产业转移，进一步推进工业4.0和生产过程中的机器人技术，并为中小企业整合有效的创新解决方案；拓展民用安全领域的机器人解决方案；提高人机交互的直观性和社会接受度，突出以人为本的机器人设计，使其能在手工业和服务行业中得到应用；同时，也要致力于发展深海和地球观测的机器人。
基于上述目标，德国联邦教育与研究部实施了一项名为“中小企业创新：价值创造的未来”的新举措，以拓展中小企业对机器人技术的应用，并加速前沿科技研究向工业的转移。在2024年初启动的新研究框架计划中，德国联邦教育与研究部将继续资助机器人在民用安全领域的应用开发，致力于通过创新机器人解决方案减轻救援人员在高风险工作中的负担、提高搜救效率，并将已成立的数个救援机器人和营救技术能力中心建设成具有可持续发展能力的独立运营机构。德国联邦教育与研究部将在互动技术领域发起一项创新竞赛，内容涵盖从公共区域清洁到人机互动的所有挑战，为服务机器人在公共空间中的应用奠定基础。此外，德国联邦教育与研究部还将支持6G数字通信系统的开发，并将其集成到完整的机器人系统中，以进一步优化智能机器人技术。
此外，德国还有多个机构致力于机器人技术在应用领域的开发。如德国跳跃式创新机构（SPRIND）3 正在设计“人工智能科学家”或“人工智能工程师”的挑战任务，以开发能够应用于药物研究、分子生物学、材料科学等领域的智能机器人系统。这些创新有望带来显著的规模效应，并提升德国在自动化技术领域的优势。
赫尔姆霍兹联合德国研究中心（HGF）4下辖的阿尔弗雷德·韦格纳等多个研究所在深海机器人技术方面开展了共同研究。其中，HEREON的机器人平台提供了强大的工具支持。卡尔斯鲁厄理工学院的研究重点是极端条件下的远程操作和物流。ROBDEKON研究中心致力于研究恶劣环境下的救援系统和半自主机器人系统。德累斯顿罗斯多夫研究中心专注于开发用于矿产勘探和地球观测的自主和部分自主系统。
弗劳恩霍夫协会（FhG）的研究重点在于工业机器人技术和生产环境中的传感器技术。其下辖的工具机与成形技术等多个研究所正在主导“异构、负载优化的机器人集群和生产架构”项目，致力于开发基于机器人集群的分层生产架构，推进工业4.0的发展。生产设备与结构设计等多个研究所正在研究的“用于弹性生产的情感化技术系统”有望在生产机器人领域得到进一步应用。生产技术和自动化研究所(IPA)与劳动经济学与组织研究所(IAO)运营的学习系统与认知机器人研究中心，是巴登-符腾堡州“赛博谷”（Cyber Valley）的一个应用导向分支，致力于扩大人工智能在机器人和人机交互中的应用。斯图加特大学将新增两个教授职位，与IPA共同支持这一领域的发展。
德国研究联合会（DFG）支持的“可持续作物生产的机器人技术与表型分析”项目旨在通过机器人技术支持作物生产；“软材料机器人系统”重点项目高度跨学科，旨在证明软体机器人系统的实用性。
莱布尼茨联合会则涉及自主和田间机器人、微机电和微机器人技术，以及在天文学和光学健康技术中的自动化应用。
三、治理策略
德国联邦教育与研究部（BMBF）将与各部门，特别是与联邦经济及气候保护部（BMWK）协调合作，不仅重视研究与开发，还强调创造一个有利于创新的环境，包括制定有利的法规、认证体系、支持初创企业和建立测试区域，以促进机器人技术向工业应用的转化。BMBF和BMWK每年联合举办一次机器人技术会议，以促进科学界、经济界和公共部门之间的合作与交流。此外，该行动计划是一个动态的过程，德国联邦教育与研究部将不断吸收来自经济界和科学界的反馈，并做出调整。
