論工業機器人的發展與應用

楊松林 胡楠

摘要：機器人是具有感覺、思維、決策和動作功能的智能機器，是人類20世紀重大發明之一。機器人的技術水平關乎制造業生產的精度、準度與效率，關乎工業產品的質量一致性，已成為衡量一個國家制造業水平和科技水平的重要標志。

關鍵詞：機器人；發展；應用

中圖分類號：TP242文獻標識碼： A

引言：工業機器人誕生于20世紀60年代，在20世紀90年代得到迅速發展，是最早產業化的機器人技術。它綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當代研究非?；钴S、應用日益寬廣的領域。隨著我國制造業面臨低端勞動力短缺、產業結構需優化升級、提高生產率、節約人力成本等多種因素挑戰，對工業機器人的需求量正在迅速增長。

1工業機器人的發展

1.1所有區域均大幅增加

從各地區來看，亞太地區、美洲和非洲的機器人銷量都已達到歷史最高水平。2013年，亞太市場安裝了近10萬臺新機器人，相比2012年增加18%。歐洲市場銷量達到4.3萬臺，增長5%，幾乎達到2011年的歷史最高水平。供應給美洲的機器人超過3萬臺，持續增長8%。

1.2日本、美國、韓國和德國占全球機器人市場50%

日本是全球機器人年銷售量第二大市場。到目前為止，日本投入使用的工業機器人數量也是最多的，超過30萬臺，2013年的全球機器人供應量超過一半均產自日本公司。2013年，由于日本的汽車和電子行業投資減少，其工業機器人的銷售量下降了9%，約2.6萬臺。然而，日本機器人的出口卻有所增加。

美國安裝的機器人近2.4萬臺，持續增加了6%，幾乎達到巔峰水平。2008-2013年間，美國的年銷售量平均每年增長12%。造成這種增長的原因是自動化生產行業的持續增長，從而強化美國產業在全球市場的比重，并給美國國內帶來更多的生產就業機會，同時在某些情況下，造成制造業回巢效應。

此外，2013年，由于汽車產業投資增加，銷售到韓國的機器人超過2.1萬臺，增加了10%。

相比2012年，2013年銷售到德國市場的機器人數量超過1.8萬臺以上，增加了4%，達到歷史第二高水平，汽車產業再次成為這一增長的驅動力。

1.3中國發展最快

目前，中國是全球工業機器人年銷售量最大的市場，也是世界范圍內工業機器人發展速度最快的市場，中國機器人供應商的銷售數字有史以來首次記錄在IFR統計調查中。2013年，中國共售出近3.7萬臺工業機器人。從中國機器人產業聯盟(CRIA)提供的信息可知，中國機器人供應商安裝了約9000臺機器人。其銷售量相比2012年幾乎高出三倍。國外機器人供應商在中國的銷售量增加了20%。2008-2013年間，工業機器人的供應總量平均每年增長約36%。 2013年，世界上售出的每5臺機器人就有一臺安裝在中國。

1.4汽車和金屬產業發展最快

從機器人發展的推動因素分析，2010-2013年間，汽車行業持續大幅度增加機器人投資，平均每年增加22%。涉及的主要國家包括中國、德國和美國。2013年，銷售到汽車產業的機器人增加了5%。同時，金屬和機械工業平均每年同期增加22%。 2013年，銷售到這一產業的機器人增加了17%。此外，電氣、電子行業在2013年達到峰值水平，2014年機器人訂單增加了9%。

1.5勞動密集型行業是新增長點

從未來市場需求來看，工業機器人的發展還將保持向好趨勢。針對中國市場分析，一方面，在電子、通訊、計算機等方面將是新興增長市場;另一方面，中國擁有很多國外已經沒有了的勞動密集型行業，例如五金、衛浴、廚具、陶瓷等，這些行業勞動密集、成本低，出現了招工難、用工難、勞動力成本上升等一系列問題，所以通過機器人來實現替代是必然趨勢。此外，芯片制造、光伏、太陽能、化工、制藥、包括食品等等，這些環境人工的進入是很困難，機器人在這些領域有著得天獨厚的優勢，將來在中國也將是爆發增長點。

1.6人機協同是趨勢也是挑戰

從產品來看，易于使用和易于集成的機器人將會開辟大批新的客戶和應用，此類機器人主要用于人機協同等工作領域。機器人在工廠內與工人一起工作，并能夠理解非制造領域的類人指令(如聲音、手勢、圖示)，同時擁有模塊化插件和組件。這使人們無需機器人操作經驗，即可對過程中的機器人進行編程和集成。人機協同是一個非常重要的課題，也是一個非常重要的挑戰，只有實現了良好的協同運作才能真正推動工業機器人的繼續開拓。

1.7技術與安全并舉

從機器人的技術挑戰來看，一方面，從機器人生產廠家來說，如何設計出更符合本地用戶需求的產品是關鍵;另一方面，怎么使機器人與應用設備、周邊設備無縫鏈接，更好的應用在各行各業中，也是未來的突破點。

同時，由于機器人與工人近距離共同工作，安全問題是這一應用的主要挑戰?，F已開發擁有綜合視覺導引和高品質傳感器的輕型機器人，但仍需要改善，它們更適應這些環境，國際標準化組織（ISO）也正在制定一項適用于人類和工業機器人協同工作的技術規范。

2 、中國工業機器人應用分析

2.1中國工業機器人發展驅動力

中國25年來沒有形成自己的工業機器人產業，目前國內工業機器人發展進入到機遇期:

2.1.1勞動力成本上升及勞動力供給下降，人口紅利逐漸消失。勞動力成本的上升激發工業機器人替代人工的訴求。進入新世紀的第二個年頭，80后、90后勞動人口成為主流，他們不再愿意大量從事單調、重復、環境差的工作。長三角、珠三角等地低端產業用工荒明顯。

2.1.2日益激烈的生產力競爭，成本、效率、質量、定制小批量等諸多因素促使制造業升級轉型。當前全球再工業化，產業轉型，一是節能環保，一是自動化、智能化。普及機器人不只是單純的替代人工，更是提升制造業效率與柔性的重要手段。

2.1.3政策支持因素。納入國家戰略性新興產業，智能制造裝備專項規劃：一二五期間國家撥經費3231億元，開展工業機器人重大項目攻關;成立“中國機器人產業聯盟”支持行業發展;地方政府投資興建機器人產業園，扶持機器人企業創新發展。

2.2國內機器人產業鏈及產業發展模式

整個機器人產業鏈主要分為上游核心零部件、中游設備制造商和下游行業應用商三個層面。核心零部件指機器人傳動系統、控制系統和人機交互系統，對機器人性能起到至關重要的作用。

工業機器人具有通用性和模塊化的部件單元，主要分成三部分，機器人減速器、交直流伺服電機和控制器。目前，國內機器人產業在單體以及核心零部件上仍然落后于日、美、韓等發達國家，國內機器人廠商己經開始涉足機器人的各個環節，但是減速機、伺服電機及驅動還是以國外供應為主。

中國機器人市場基礎低、市場大。中國機器人產業化模式較可行的是從集成起步至成熟階段采用分工模式。

2.3國內工業機器人下游應用情況

中國工業機器人目前主要是汽車、電子生產線用的比較多，未來還是以汽車工業為主，每年汽車市場設備需求有幾百億元人民幣，其中高端市場需求100~200億元人民幣。汽車行業用機器人，增長比較明顯的領域是汽車零部件、進口替代、技術改造。

預計我國勞動人口從2015年開始下降，作為產業化的工業機器人必將進入更多應用領域。工業化程度加深伴隨著人力成本上升，倒逼低附加值的制造業開始使用機器人。我國工業機器人己開始關注新興行業，在一般工業應用的新領域，如光伏產業、動力電池制造業，食品工業及化纖、玻璃纖維、磚瓦制造、五金打磨、冶金澆鑄、醫藥等行業，都有工業機器人代替人工的環節和空間。

結語：目前我國的科學技術和經濟處于快速發展階段，先進制造業迎來了新的發展機會，而工業機器人的發展必定會促進制造業的轉型、升級。和國際接軌、參與國際化分工是我國的加工制造產業現在必須面對的挑戰，所以當務之急是實現我國工業的自動化、智能化，工業機器人技術發展成為這個任務的關鍵。因此，國家應當高度重視我國工業機器人發展的必要性，當前我國機器人產業正處在發展的關鍵時期，若政府加以扶持，我國由制造大國向制造強國轉變指日可待。

參考文獻：

1 蔡軍，王欣 ，淺析工業機器人的發展與現狀，[J]. 科技風,2013,(21).

2湯嘉榮 ,淺析我國工業機器人的發展與研究，[J]. 科技創新與應用,2014,(32).