中美在機器人學科領域,競爭格局如何?

2023-11-07 18:00:07    編輯: robot
導讀 自第一台機器人問世以來,人類對機器人的想象和落地從未停止。過去十年,全球機器人技術飛速發展。視覺傳感、語音交互、導航定位等技術的創新突破,賦予了機器人更高的感知能力;運動系統算法優化,使機器人運動更...

自第一台機器人問世以來,人類對機器人的想象和落地從未停止。

過去十年,全球機器人技術飛速發展。視覺傳感、語音交互、導航定位等技術的創新突破,賦予了機器人更高的感知能力;運動系統算法優化,使機器人運動更靈活高效;而隨着深度學習和人工智能技術的的更新迭代,機器人的自主決策和控制能力達到新高度,真正成爲新時代“智能化”的代名詞。

科技與產業的雙輪驅動下,機器人浪潮滾滾而來。根據國際機器人聯合會(IFR)發布的《2023世界機器人報告》,當前全球工廠安裝的工業機器人數量爲553,052台,智能化、專業化的機器人正大規模走進企業,走進家庭,賦能生產,助力生活。

作爲機器人兩大生產與消費大國,中美激烈角逐全球機器人產業主導權的同時,在機器人學科這個全球競逐的大賽場,中美也展开全面bbttle。

近日,清華大學計算機科學與技術系教授唐傑領導的AMiner團隊,發布了一項最新報告——《2023AMiner機器人學科期刊洞察報告》,從期刊基本情況、近20年研究浪潮、中美競逐、以及學科研究焦點等多個維度,揭示了機器人學科的研究歷史、新面貌和重要發展趨勢。



01 近20年間機器人學科發文量暴增6倍

SCIE的Robotics學科一區共計7個期刊。

截至2023年上半年,AMiner共計收錄了7個期刊相關論文數量達10104篇,涉及全球85個國家的1350個機構和7241名一作學者。

在過去的20年裏,機器人學科的研究發展迅猛,發表論文數量增加了近6倍。

02 美國主導,中國崛起爲第二主要力量

從期刊論文數量的變遷,可以看到近20年來,機器人學科領城的研究發展如同一股洶湧的浪潮,回顧2003年,兩個期刊共計有128篇機器人學科論文發表,僅一年後,隨着《IEEETransactionsonRobotics》的創刊,論文數量急劇增加了89.1%,標志着機器人學科領域逐漸壯大的开端。

在此後的近20年中,機器人相關期刊從3個期刊逐步增加至7個期刊,刊登論文數量整體呈上漲趨勢,2022年刊登的論文數量達到了2003年的將近6倍,代表着該學科領域的研究持續蓬勃發展。

與此同時,近年來新創刊的期刊也爲該學科的研究者提供了更多專業化、多樣化的機會。

誰佔據機器人學科領域的主導地位?


從一作學者和機構分布的角度看,美國佔據該學科研究的主導地位,擁有2035個一作研究學者以及308個研究機構,體現了其在該領域的高活躍度以及多樣性。

而中國的機器人學科研究也呈現強勁的發展趨勢,擁有803個一作研究學者、180個研究機構,位列第二。

與此同時,歐洲、加拿大、日本等地區也對機器人學科有持續學術貢獻。

機器人學科20年變遷與新格局


近20年來,中美兩國在機器人學科領域的一作研究學者及其研究機構數量呈現出不同的變化軌跡,這反映了兩國在該領域的演進和領先地位追逐與轉變。

2003年到2004年,中國的一作學者和機構數量都增長迅速,年環比增長率分別高達250%和150%同時美國也有顯著增長,增長率分別爲157%和78%。

根據上述報告分析,這一時期,機器人學科領域迎來了逐漸壯大的开端,隨着論文刊登篇數增多,一作學者數量大幅增加,機構數量迅速擴大。隨着時間的推移,美國的一作學者和機構數量增長趨勢相對穩定,而中國則在2015年之後再次迎來了高速增長。

2015到2022的八年間,中國在SCIE的Robotics學科一區期刊發表過論文的一作學者從20位增長到129位,增長545%,機構數量從18個增長到64個,增長256%,在2022年一作學者數量和研究機構數量同時超越美國,標志着中國在機器人學科領域的迅速崛起,擁有不可忽視的顯著地位。

機器人學科領袖學者和頂尖機構的對決


在中國機器人學科領域上,上海交通大學以84篇發表的論文數量位列榜首,成爲中國機器人學科領域的領軍機構。清華大學、華中科技大學、哈爾濱工業大學、等大學也在該領域取得顯著成就,發表數量在50篇以上。

同時數據顯示,一作學者中如LiangDing、YongkuiLiu等在中國機器人學科領域發揮着重要作用,其研究貢獻不可忽視。

美國相關機構中,卡耐基梅隆大學以228篇發表的論文數量遙遙領先,成爲美國機器人學科的研究翹楚。麻省理工學院、美國陸軍、斯坦福大學等知名機構也在機器人研究領域具有顯著影響力,發表數量在100篇以上。同時數據顯示,一作學者中如RobinR.Murphy、HangiZhuang等在美國機器人學科領域擁有廣泛的研究影響力。

同時,從中美研究一作學者和研究機構的發文量關系來看,雖然卡內基梅隆大學在機器人領域發文量最高,但值得注意的是,Top一作學者中僅一位一作學者來自該校,且排名靠後。這表明了該校研究成果分布相對較廣,而非集中在個別學者上。

相比之下,中國的上海交通大學在機器人學科領域有顯著地位,不僅在機構發文量上表現出色,還有多位學者位列Top一作學者名單中,這顯示了該校在機器人研究領域的學者相對集中。

數據表明,中美兩國在機器人學科領域的研究水平保持着國際競爭力,爲該領域的發展提供了堅實的基礎和不竭的動力。

這種合作與競爭的生態體系將進一步推動機器人技術的創新和應用。

03 機器人學科焦點

數據顯示,2022年到2023年上半年,機器人學科中美兩國的研究焦點存在一定差異。

中國在深度學習、強化學習、數字李生和雲制造等領域的持續研究興趣。除此之外,"SoftGripper"和“VariableStiffness"等關鍵詞也備受關注,反映了中國對軟抓手和可變剛度的深入探索。

與中國不同,美國除去"Robots"這種大領域詞匯,其他關鍵詞如"Multi-RobotSystems"等受到了廣泛研究關。注這表明美國在2022年至2023年上半年機器人學科的研究領域集中在安全碰撞避免、機器人感知系統多機器人系統和路徑規劃等領域。

值得注意的是,中美雙方近年都在研究機器人運動學。

躍升與暗淡:機器人學科研究焦點的20年演變


近20年來機器人學科的關鍵詞使用經歷了顯著的變化,展示出了機器人學科研究焦點的重大演變。

首先,在Top10逐漸消失的關鍵詞中,如MobileRobots移動機器人、ControlSystems控制系統、OrbitalRobotics軌道機器人等,它們曾是研究熱點,但在過去十年中詞頻逐漸下降,甚至消失。

這種現象可能反映了機器人學科研究技術的成熟和研究方向的重要推進,過去研究着重於移動機器人、控制系統、穩定性等方面。

但在近十年爆發的關鍵詞,如AerialRobotics空中機器人、Dynamics動力學、DeepLearning深度學習、Human-Robotinteraction人機交互中,可以明顯看到研究方向已向更前沿的領域邁進,這種轉變反映了學科的不斷發展與進步、也體現了新興技術和概念的興起。

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