中美在机器人学科领域，竞争格局如何？

2023-11-07 08:27

自第一台机器人问世以来，人类对机器人的想象和落地从未停止。

过去十年，全球机器人技术飞速发展。视觉传感、语音交互、导航定位等技术的创新突破，赋予了机器人更高的感知能力；运动系统算法优化，使机器人运动更灵活高效；而随着深度学习和人工智能技术的的更新迭代，机器人的自主决策和控制能力达到新高度，真正成为新时代“智能化”的代名词。

科技与产业的双轮驱动下，机器人浪潮滚滚而来。根据国际机器人联合会(IFR)发布的《2023世界机器人报告》，当前全球工厂安装的工业机器人数量为553,052台，智能化、专业化的机器人正大规模走进企业，走进家庭，赋能生产，助力生活。

作为机器人两大生产与消费大国，中美激烈角逐全球机器人产业主导权的同时，在机器人学科这个全球竞逐的大赛场，中美也展开全面bbttle。

近日，清华大学计算机科学与技术系教授唐杰领导的AMiner团队，发布了一项最新报告——《2023 AMiner 机器人学科期刊洞察报告》，从期刊基本情况、近 20 年研究浪潮、中美竞逐、以及学科研究焦点等多个维度，揭示了机器人学科的研究历史、新面貌和重要发展趋势。

01 近20年间机器人学科发文量暴增6倍

SCIE 的 Robotics 学科一区共计 7 个期刊。

截至 2023 年上半年，AMiner 共计收录了7 个期刊相关论文数量达 10104 篇，涉及全球 85 个国家的 1350 个机构和 7241 名一作学者。

在过去的20年里，机器人学科的研究发展迅猛，发表论文数量增加了近 6倍。

02 美国主导，中国崛起为第二主要力量

从期刊论文数量的变迁，可以看到近 20 年来，机器人学科领城的研究发展如同一股汹涌的浪潮，回顾2003年，两个期刊共计有 128 篇机器人学科论文发表，仅一年后，随着《IEEE Transactions onRobotics》的创刊，论文数量急剧增加了 89.1%，标志着机器人学科领域逐渐壮大的开端。

在此后的近20年中，机器人相关期刊从3个期刊逐步增加至7个期刊，刊登论文数量整体呈上涨趋势，2022 年刊登的论文数量达到了 2003 年的将近6 倍，代表着该学科领域的研究持续蓬勃发展。

与此同时，近年来新创刊的期刊也为该学科的研究者提供了更多专业化、多样化的机会。

谁占据机器人学科领域的主导地位?

从一作学者和机构分布的角度看，美国占据该学科研究的主导地位，拥有 2035个一作研究学者以及 308 个研究机构，体现了其在该领域的高活跃度以及多样性。

而中国的机器人学科研究也呈现强劲的发展趋势，拥有 803 个一作研究学者、180个研究机构，位列第二。

与此同时，欧洲、加拿大、日本等地区也对机器人学科有持续学术贡献。

机器人学科20年变迁与新格局

近20 年来，中美两国在机器人学科领域的一作研究学者及其研究机构数量呈现出不同的变化轨迹，这反映了两国在该领域的演进和领先地位追逐与转变。

2003年到 2004年，中国的一作学者和机构数量都增长迅速，年环比增长率分别高达 250%和150%同时美国也有显著增长，增长率分别为 157%和 78%。

根据上述报告分析，这一时期，机器人学科领域迎来了逐渐壮大的开端，随着论文刊登篇数增多，一作学者数量大幅增加，机构数量迅速扩大。随着时间的推移，美国的一作学者和机构数量增长趋势相对稳定，而中国则在 2015年之后再次迎来了高速增长。

2015到2022的八年间，中国在SCIE的Robotics 学科一区期刊发表过论文的一作学者从20位增长到129 位，增长545%，机构数量从18个增长到64个，增长256%，在2022年一作学者数量和研究机构数量同时超越美国，标志着中国在机器人学科领域的迅速崛起，拥有不可忽视的显著地位。

机器人学科领袖学者和顶尖机构的对决

在中国机器人学科领域上，上海交通大学以84篇发表的论文数量位列榜首，成为中国机器人学科领域的领军机构。清华大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、等大学也在该领域取得显著成就，发表数量在50篇以上。

同时数据显示，一作学者中如Liang Ding、Yongkui Liu 等在中国机器人学科领域发挥着重要作用，其研究贡献不可忽视。

美国相关机构中，卡耐基梅隆大学以228篇发表的论文数量遥遥领先，成为美国机器人学科的研究翘楚。麻省理工学院、美国陆军、斯坦福大学等知名机构也在机器人研究领域具有显著影响力，发表数量在 100篇以上。同时数据显示，一作学者中如 Robin R.Murphy、Hangi Zhuang 等在美国机器人学科领域拥有广泛的研究影响力。

同时，从中美研究一作学者和研究机构的发文量关系来看，虽然卡内基梅隆大学在机器人领域发文量最高，但值得注意的是，Top一作学者中仅一位一作学者来自该校，且排名靠后。这表明了该校研究成果分布相对较广，而非集中在个别学者上。

相比之下，中国的上海交通大学在机器人学科领域有显著地位，不仅在机构发文量上表现出色，还有多位学者位列Top一作学者名单中，这显示了该校在机器人研究领域的学者相对集中。

数据表明，中美两国在机器人学科领域的研究水平保持着国际竞争力，为该领域的发展提供了坚实的基础和不竭的动力。

这种合作与竞争的生态体系将进一步推动机器人技术的创新和应用。

03 机器人学科焦点

中美机器人学科研究焦点对比

数据显示，2022年到2023年上半年，机器人学科中美两国的研究焦点存在一定差异。

中国在深度学习、强化学习、数字李生和云制造等领域的持续研究兴趣。除此之外，"Soft Gripper"和“Variable Stiffness"等关键词也备受关注，反映了中国对软抓手和可变刚度的深入探索。

与中国不同，美国除去"Robots"这种大领域词汇，其他关键词如"Multi-RobotSystems"等受到了广泛研究关。注这表明美国在 2022 年至2023 年上半年机器人学科的研究领域集中在安全碰撞避免、机器人感知系统多机器人系统和路径规划等领域。

值得注意的是，中美双方近年都在研究机器人运动学。

跃升与暗淡：机器人学科研究焦点的20年演变

近 20 年来机器人学科的关键词使用经历了显著的变化，展示出了机器人学科研究焦点的重大演变。

首先，在 Top10 逐渐消失的关键词中，如Mobile Robots 移动机器人、Control Systems 控制系统、Orbital Robotics 轨道机器人等，它们曾是研究热点，但在过去十年中词频逐渐下降，甚至消失。

这种现象可能反映了机器人学科研究技术的成熟和研究方向的重要推进，过去研究着重于移动机器人、控制系统、稳定性等方面。

但在近十年爆发的关键词，如Aerial Robotics 空中机器人、Dynamics 动力学、Deep Learning深度学习、Human-Robot interaction 人机交互中，可以明显看到研究方向已向更前沿的领域迈进，这种转变反映了学科的不断发展与进步、也体现了新兴技术和概念的兴起。