大学专业解析丨工学里的机器人工程：自动化的终极理想
2018-09-16
2017年是人工智能（AI）元年，我们看到了太多科技的奇迹，而随着科技的高速发展，我们的生活水平、生活质量相对提高了不少，餐厅里随处可见的机器人服务员，家里扫地机器人等等，都在提醒着我们未来科技的重要性。而机器人工程也随之成为高校本科专业的新宠。
作为本科一个新晋专业，机器人工程到底是什么？本科开设哪些课程？就业前景怎样？为帮助广大考生及家长了解该专业，东南大学自动化学院党委副书记兼副院长金立左、东北大学招生办老师王宏阳以及中国矿业大学矿山机器人研究所常务副所长朱华教授发表了自己的看法，来为大家详细解读机器人工程。
什么是机器人工程专业？
据东北大学招办王宏阳老师介绍，机器人工程专业是顺应国家建设需求和国际发展趋势而设立的一个新兴专业，属于典型的新工科专业，具有很强的新颖性、综合性和实践性。2016年被教育部批准成为本科新专业，是教育部重点扶持的新专业之一，近年来得到了社会的广泛关注。
机器人工程是一门在真实世界环境下将感知、决策计算和执行驱动组合在一起的应用交叉学科和技术。机器人工程专业是以控制科学与工程、机械工程、计算机科学与技术、材料科学与工程、生物医学工程和认知科学等学科中涉及的机器人科学技术问题为研究对象，综合应用自然科学、工程技术、社会科学、人文科学等相关学科的理论、方法和技术，研究机器人的智能感知、优化控制与系统设计、人机交互模式等学术问题的一个多领域交叉的前沿学科。
机器人的研究专业价值
自上世纪60年代美国第一台工业机器人诞生以来，历经50余年，机器人产业经过初始阶段的低迷，在近些年开始迅速崛起并日趋完善。目前，机器人分为四类，即工业机器人、服务机器人、仿生机器人和智能机器人。机器人技术也被人们誉为“最高意义上的自动化”、“人类社会的里程碑”、“制造业皇冠顶端的明珠”。例如繁重的科学和工程计算本来是要人脑来承担的，如今计算机不但能完成这种计算，而且能够比人脑做得更快、更准确，因此当代人已不再把这种计算看作是“需要人类智能才能完成的复杂任务”，可见复杂工作的定义是随着时代的发展和技术的进步而变化的，人工智能这门科学的具体目标也自然随着时代的变化而发展。它一方面不断获得新的进展，另一方面又转向更有意义、更加困难的目标。
机器人工程专业学什么？
关于目前高校机器人工程专业开设的课程，东南大学自动化学院党委副书记兼副院长金立左老师说：“目前不少高校开设了这个专业，专业课程内容不同点主要体现在大类基础和系统综合设计课程内容上，大致分两类：电气与计算机类（AI机器人）和机电类（机械电子与机构）。相同之处在于强调实验和实践，强调嵌入式软件编程，开设课程一般覆盖统一机器人学（Unified Robotics）涉及的换能、感知、驱动和导航，还有面向智能制造的工业机器人系统课程。”
由于机器人工程专业是个交叉学科，每个学校的行业背景、研究基础和优势学科各不相同，培养方案和课程体系也不尽相同，这从机器人工程专业在各校的所属院系可见一斑。例如，东南大学的机器人工程专业开设在自动化学院，东北大学则开设在机器人科学与工程学院，中国矿业大学是开设在机电工程学院。所以各校本科阶段具体的课程设置还是有差异的，感兴趣的同学可以查看具体的高校专业和课程设置情况。
就业前景
近年来机器人行业越来越受到国家的关注和推动，有望成为第三次工业革命的一个切入点和重要增长点，将改变全球制造业格局，中国也将成为全球最大机器人市场。当前，我国机器人市场进入高速发展期，2017年市场规模约62.8亿美元，2012-2017年平均增长率达到28%。
机器人技术是一个多学科交叉的新兴技术领域，在中国制造2025中被列为需要重点突破的十大领域之一。2015年《机器人产业“十三五”发展规划》发布，机器人就业岗位被列为未来十大高薪岗位之一。2017年国务院下发《新一代人工智能发展规划》，目标是到2020年，我国人工智能产业竞争力要进入国际第一方阵。
2015年，《中国制造2025》明确提出将“高档数控机床和机器人”作为大力推动的重点领域之一。同年，《机器人产业“十三五”发展规划》正式发布，机器人发展迎来黄金时代，机器人就业岗位被列为未来十大高薪岗位之一。
东北大学王宏阳老师说：“当今世界各国都在积极发展机器人产业，认为它是继互联网之后又一个产业爆发点。未来我国人工智能行业发展前景广阔，而机器人技术是人工智能理想的载体，两者的发展是相互促进的，因此，可以说机器人工程专业的就业前景十分广阔。”
与劳动密集型产业不同，人工智能行业属于智力密集型产业。随着人工智能的井喷式爆发，技术对人才的需求不断提升。据《央广网》消息，我国机器人工程专业人才缺口超过500万人，供需比例仅为1：10。随着机器人在各个行业大规模普及应用，以及人工智能产业的快速发展，社会对于机器人工程专业人才的需求将会更加迫切。
东南大学自动化学院党委副书记兼副院长金立左老师介绍，目前市场的人才缺口是明显的，主要缺乏的是机器人自动化人才和人工智能软件与算法人才。
其中，工业机器人连续五年成为全球第一大应用市场，服务机器人需求潜力巨大，特种机器人应用场景显著扩展，核心零部件国产化进程不断加快，创新型企业大量涌现，部分技术已可形成规模化产品，并在某些领域具有明显优势。2017年，工业机器人是机器人市场主要产品，所占整体比重高达67.2%，市场规模为42.2亿美元。此外，得益于互联网巨头对机器人在服务场景应用的投入，服务机器人所占比重也超过20%，市场规模达到13.2亿美元。
收入高、发展空间大
“机器人工程专业的人才需求主要集中在工业机器人整机制造企业，服务机器人研发制造企业，特种机器人研发制造企业，以及相关产品和服务的销售公司”，中国矿业大学朱华教授介绍说，“毕业生主要从事机器人工程领域内的机器人整机、核心零部件、控制系统设计，以及机器人系统应用等相关领域的科学研究、技术开发、应用维护及管理工作。”
机器人工程专业的学生具有厚基础、宽口径、重实践、富创新的特点，还有融合掌握多学科基础理论的优势。从事机器人相关领域工程技术人员平均收入一般要远高于同期毕业的其他专业学生。在美国，机器人工程本科毕业起薪6万美元/年，在国内机器人工程毕业生从事的职业也属于中高收入，当然这和学生就业岗位也有一定的关系，具体因机电类、电子信息软件类、算法类有所差别。
三、报考院校
80余所本科院校开设本专业
由于人工智能的火爆，越来越多的考生和家长开始关注与机器人相关的专业。与此同时，本科院校也逐渐设立机器人工程专业并开始招生。2016年，东南大学率先开设了该专业；2017年，东北大学、湖南大学等25家本科院校紧随其后；2018年，北京航空航天大学、中国矿业大学等60家本科院校增设该专业。
专业优势各具特色
机器人工程是个交叉性强的学科，很难说完全归属于哪个独立的学科。国内各高校开设的机器人工程专业培养方向各具特色，这主要是依托于不同的院校特色和行业背景。主要方向有：机械工程专业、自动化专业、电气工程专业等。
例如，东南大学该专业的优势在于依托控制科学与工程学科，并联合仪器科学与工程、机械工程、计算机科学与技术及电子信息合作建设。
东北大学的该专业优势侧重智能机器人方向，以智能机器人为主要研究对象。该专业隶属于一级学科国家重点学科“控制科学与工程”，拥有“机器人科学与工程”“模式识别与智能系统”两个二级学科。
中国矿业大学的优势在于长期致力于矿用特种机器人技术的研发与应用，并开展了大量的煤矿采掘工作面无人化技术与智能装备等方面的研发。
中国矿业大学朱华教授提醒各位高考考生，“机器人工程专业是一个新专业，各高校办学经验和办学模式各有不同，请考生根据自己的情况和所在地的考情合理填报相关专业。”
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