我國工業機器人發展研究

王飛 馬玉峰

摘要:

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。關鍵詞:工業機器人；發展；研究

中圖分類號：TP242文獻標識碼： A

前言：

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。

一、全球工業機器人的現狀

全球工業機器人行業增長態勢將延續。2008年全球金融風暴導致工業機器人的銷量急劇下滑。2010 年全球工業機器人市場逐漸由2009年的谷底恢復。2011年是全球工業機器人市場自1961年以來的行業頂峰，全年銷售達16.6萬臺。估計2013年至2017年，包含本體和集成在內的全球工業機器人市場，年復合增長率約為11%，預計2017年全球工業機器銷售量達25萬臺，市場容量將達到2700億元。

全球機器人產業目前呈現日歐產業優勢明顯，中國市場潛力巨大的格局。美日歐在機器人行業發展處于世界領先地位，但它們的優勢領域各不相同。日本在工業機器人、家用機器人方面優勢明顯，歐洲在工業機器人和醫療機器人領域居于領先地位，美國主要優勢在系統集成領域，醫療機器人和國防軍工機器人。

二、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：

1）勞動力成本上升及勞動力供給下降。勞動力成本上升，人口紅利逐漸消失。勞動力成本的上升激發企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）制造業升級。國際化環境中日益激烈的生產力競爭，成本、效率、質量、定制小批量。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。

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；十二五期間國家撥經費3234億元，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，對機器人性能起到關鍵影響作用，并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仍然落后于日、美、韓等發達國家，國內機器人廠商已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。我國工業機器人已開始關注新興行業，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。

目前作為國內工業機器人下游主要應用的汽車和醫藥行業，應用情況如下：

1）機器人提高汽車行業的靈活性及自動化程度。汽車行業是機器人應用的最大行業，汽車制造業的自動化在中國已發展到一個新階段，車企由機器人、儀表和自動化裝置來完成產品全部或部分加工的生產過程。機器人的穩定性可以降低人工作業時的損耗成本，提高生產效率和產品質量，保證產品一致性。白車身、沖壓、噴涂和動力總成是汽車整車廠最核心的四大工藝。目前，國內民營車企也紛紛受益于生產自動化，近幾年新建整車廠從沖壓生產、機器人車身焊接、機器人噴涂到總裝配檢測，都由機器人代替了人工。

2）機器人能滿足醫藥制造對生產環境及操作工藝的苛刻要求。在醫藥制造行業，醫藥產品對生產環境的無菌化程度要求非常高。為最大程度減少微生物污染的可能性，保證產品質量，生產過程必須在潔凈室內進行，并盡量避免有人干預。機器人可在真空環境下完成一系列操作，能夠保證產品滿足很高的衛生標準。此外，醫藥制造過程中會涉及到有害物質，如放射性物質的生產和灌裝。機器人系統能夠完成有害物質的轉移，并灌裝到密封屏蔽容器。且能夠完成高難度操作工藝，如在包裝液體內容物時機器人能夠將產品在轉移操作過程中產生的氣泡降到最低，產品質量將得到較大提高。

三．機器人產業發展的趨勢

就目前機器人產業發展的趨勢來看，現在又有了一些新的趨勢。近年來，以大數據、云計算、移動互聯網為代表的新一代信息技術與機器人技術的融合創新加速，將不僅開發出更具自學習能力和自主解決問題能力的新型智能機器人，還可以為機器人建立起相應的互聯網和知識庫的“云空間”，使其通過互聯網進行交互，并通過云計算提升機器人的智能化水平。

2013年，美國谷歌公司收購了包括波士頓動力公司在內的8家機器人公司正是瞄準這一趨勢做的戰略布局。發達國家在發展機器人過程中具有幾種模式：美國模式：整體研發設計與對外采購機器人本體相結合，重在系統開發與應用；德國模式：一攬子“交鑰匙工程”，即機器人本體的生產和用戶所需要的系統設計制造全由一家機器人廠商完成。典型企業是庫卡；日本模式：產業鏈整體推進，即以機器人本體、關鍵零部件研發和生產為核心（典型企業安川電機、發那科），由子公司或系統集成公司設計制造各行業所需要的機器人成套系統；韓國模式：采購與成套設計、集成相結合。機器人企業通常通過進口關鍵零部件，自行設計、制造配套的外圍設備。

現在服務機器人領域漸成為發達國家發展的重點。隨著勞動力和土地等要素成本的上升，近三年中國對工業機器人的需求快速增長。我國自2012年成為全球第二大工業機器人市場，預計到將成為全球最大的需求國。2013年中國新增工業機器人數量達2.7萬臺，比2012年增長17.4%。

以每萬名工人中擁有工業機器人數量衡量，我國有很大的市場空間。國際機器人聯合會數據顯示，中國2011年的這一數字是21臺，國際平均水平是55臺，其中美國是135，德國是251，日本是339，韓國是347。不過，2012年我國新增工業機器人中近70%依賴國外進口，外資品牌占90%以上。2012年進口機器人耗資8.66億美元，進口金額比2011年增長了64%。

結論：

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。

參考文獻：

[1]梁一新，劉凱。促進我國工業機器人產業化的戰略思考[J].現代產業經,2013,(6).