服务机器人“井喷”发展势不可挡

■董 鹏 孙 勇 李之华

全球工业机器人技术发展趋势

机器人技术的产生和发展，是各个领域、多学科、综合性科学技术发展的结果，它综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，而且仿人形机器人还与生物学、社会学、心理学等很多领域有关。机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。

2010年，我国机器人产值仅占全球机器人市场规模的二十分之一。在工业机器人应用最集中的汽车行业，日本每万名生产工人中就拥有1700多台机器人，意大利则是1600台，而我国每万名工人拥有的机器人数量还不足90台。从2011开始，我国机器人应用市场已初具规模。2011全球机器人市场增长10%左右，我国增长达51%，增速位居全球第一，绝对增量仅次于日韩，排在全球第三。这种 “井喷式”的市场需求对产业、技术的拉动将十分明显。

全球现役工业机器人运用广泛，过去的10年工业机器人的技术水平取得了惊人的进步，传统的功能型的工业机器人已趋于成熟，各国科学家正在致力于研制具有完全自主能力的、拟人化的智能机器人。现役机器人的平均寿命在10年以上，还可能高达15年以上，它们还易于重新使用。由于机器人及自动化成套装备对提高制造业自动化水平，提高产品质量、生产效率、增强企业市场竞争力和改善劳动条件等起到了重大的作用，加之成本大幅度降低和性能的高速提升，其增长速度较快。在国际上，工业机器人技术在制造业应用范围越来越广阔，其标准化、模块化、智能化和网络化的程度也越来越高，功能越来越强，正朝着成套技术和装备的方向发展，工业机器人自动化生产线成套装备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。工业机器人在搬运、焊接、装配、喷涂、涂胶等生产环节的广泛应用，使得国内的工业机器人制造商也有了施展抱负的空间。

与此同时，随着工业机器人向更深更广的方向发展以及智能化水平的提高，工业机器人的应用已从传统制造业推广到其他制造业，进而推广到诸如采矿、农业、建筑、灾难救援等非制造行业，而且在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域，机器人的应用也越来越多，如无人侦察机 （飞行器）、警备机器人、医疗机器人、家用服务机器人等均有应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着越来越重要的作用，已经成为世界各国抢占的高科技制高点。在机器人应用工程方面，世界各国主要行业对工业机器人的需求分布及应用类型见图1所示。我国根据实际情况，设计建成多条机器人焊装生产线、装配机器人生产线和喷涂生产线，还设计开发了很多关键工位机器人工作站。

据统计，我国工业机器人的需求量以每年30%以上的速度增长。我国工业机器人2005年拥有量增至7600台，年销售额约为28.7亿元；2010年拥有量为17300台，年销售额约为93.1亿元。有关专家预测，根据发达国家产业发展与升级的历程和工业机器人产业化发展趋势，到2015年我国工业机器人市场的容量将达十几万台套以上。统计数据显示，我国市场上工业机器人总共拥有量近万台，占全球总量的0.56%，国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主，年出口量为100台左右，年出口额为0.2亿以上。国内的机器人技术研发力量已经具备了大型机器人工程设计和应用的能力，整体性能已达到国际同类产品的先进水平，而整体价格仅为国外同类产品的三分之二甚至一半，具有良好的性能价格比和市场竞争力。目前，仅深圳市机器人协会就有63家专业的机器人企业，2011年产值达160亿元，这些企业平均年增速为50%～60%。

据国际机器人联盟 （IFR）2011年发布的数据显示，2010年世界专业服务机器人销量约为13741台，增长4%，销售额为32亿美元，同比增长15%；在个人/家用服务机器人方面，2010年服务机器人销量约为220万台，增长35%，销售额为5.38亿美元，增长39%。预计未来几年服务机器人将保持快速发展的态势，到2015年销售额将达到85亿美元。

我国工业机器人市场需求

图1 各国主要行业对工业机器人的需求分布及应用类型

图2 2012-2015年全球服务机器人市场规模预测

据统计， “九·五”期间，我国工业机器人的需求量以每年30%以上的速度快速增长。至2000年时，我国工业机器人的拥有量已达3500台左右，主要包括点焊、弧焊、喷漆、注塑、装配、搬运、冲压等各类机器人，销售额为6.7亿元。2005年时拥有量达到7000台，年销售额增长至28.7亿元。近几年来，随着经济的快速增长，特别是汽车业的高速发展，我国每年新增的工业机器人台数以及总安装量都在快速增长。例如，2006年我国工业机器人新安装台数为5770台，2007年为6581台，2008年为7900台，2009年为5000台，截至2009年末，我国工业机器人安装量为36800台。2011年我国工业机器人的装机量为9500台。根据国际机器人联合会和美国国家机器人协会最新推测数据数据，2012年我国工业机器人年安装台数将达10000，届时安装量将达60400台。

工业机器人正得到越来越多企业的喜爱。有专家预测，未来几年，随着我国制造业特别是电子器械、精密仪器、汽车及汽车零部件制造业的发展，工业机器人的装配量将快速增长。加之工业机器人应用领域正逐渐向电子信息产业以及建筑、采矿等领域延伸，预计未来3年至5年工业机器人年均增速有望达到25%左右。

归纳起来，国内工业机器人市场具有如下特征：

一是国内汽车业的高速发展有力促进了工业机器人市场的发展。自2000年，我国汽车行业进入高速增长期，作为自动化程度高、技术资金密集型产业，汽车行业的增产扩能拉动了工业机器人的需求。

二是沿海经济发达地区是工业机器人的主要市场。我国工业机器人的使用主要集中在广东、江苏、上海、北京等地，其工业机器人拥有量占全国一半以上。

三是外商独资企业、中外合资企业是目前工业机器人的主要用户。外商独资或中外合资企业自动化程度一般比较高，也导致工业机器人的需求量较大。

四是国内一些现代化水平比较高的企业开始越来越多地应用工业机器人。国内一些汽车厂家如奇瑞等为了提高产品竞争力，开始较多地应用工业机器人，军工企业特别是坦克装甲车等开始应用焊接机器人，如液化石油气运输船舶也开始采用焊接机器人，焊接速度和焊接质量得到明显提高。

五是劳动力成本的不断提高促使工业机器人不断进入企业。随着经济的发展，制造业工人从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出更高要求，像焊接、喷涂等恶劣工作条件的岗位将会被机器人代替。劳动力价格上涨推高生产成本，被认为是工业机器人快速进入生产的原因之一。十几万元一台的机器人，在10年前对于我国客户来说，确实价格不菲。2001年，广州工业机器人仅每月电费一项支出就高达近800元，比当地农民工月工资高20%。但是随着 “刘易斯拐点”的出现，劳动力成本大幅上涨。以2001年不变价格计算，农民工月工资在2010年达到1383元，比十年前增加了一倍多。相比之下，工业机器人的价格不升反降。现今机械手臂的价格已经是20年前的一半。因此有关人士预言，再过几年只要设备与辅助设备的售价持续降低，工人薪资成长的趋势没有改变，亚洲地区使用机器人进行生产自动化必定是无法避免。工业机器人的发展已经势不可挡。

六是我国日益增长的工业机器人市场以及巨大的市场潜力吸引世界著名机器人生产厂家的目光。安川电机宣布在我国江苏常州市设立产业机器人生产基地，于2012年初动工，2013年春季开始正式生产，主要生产面向我国等亚洲新兴国家汽车行业用焊接机器人，到2015年工厂职工达到200人，年生产能力为6000台。我国是ABB在全球的第一大市场和意大利机器人的第一大进口国。

工业机器人产业化的几个条件

工业机器人是先进制造业中不可替代的重要装备和手段，是衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。我国已经是世界公认的制造业大国，但随着劳动力成本的不断提高，经济发展模式必须进行调整，生产自动化、发展高科技产业已经成为必由之路。

一是国家政策支持。国家政策支持是加速高新技术产业化的重要前提，机器人属于国家战略性高技术，是多项前沿技术和综合实力的体现，国家应该制定长远政策加以规划和发展。国家在资金、税收等各个方面给予一定的优惠政策，把机器人产业发展纳入到重要产业政策中，鼓励企业采用国产机器人。

二是推动产学研联盟建设，形成强大的研究、开发和应用队伍。工业机器人涉及机械、自动化、计算机、人工智能等诸多学科，只有将国内所有力量组织起来，群策群力，才能将技术研究搞上去，并与国外大公司进行竞争。

三是尽快改变关键元器件主要依赖进口的局面。成本和整体解决方案已成为企业选择工业机器人的首要因素，成本居高不下是制约国产机器人进一步发展的关键因素之一，除了受到批量较小影响外，国产机器人发展主要受到关键元器件价格的制约。

四是除了努力提高工业机器人性能外，我国还要大力加强大型、专业应用工程软件开发工作。在工业机器人作业系统中，周边装备和控制单元占总成本的80%，这些装置的研发与集成决定着整个作业系统的开发周期，其技术性能直接影响系统的生产效率和产品质量，机器人作业系统开发已成为制约工业机器人推广应用的关键因素之一。

五是努力进入汽车领域，并积极开拓新的应用市场。汽车业是工业机器人应用大户，我国将汽车业作为支柱产业加以发展，虽然国外工业机器人厂家在此领域具有较明显优势，但仍可以避实就虚，在众多中小企业中大显身手。

六是加强人才队伍建设。给高技术人才创造发挥聪明才智的长效机制，吸引人才，培养人才，留住人才，高新技术企业的竞争是人才的竞争，没有人才，何谈发展。

随着科技的发展及研发成本的降低，新型机器人正开始逐步进入市场，形成一门新兴的产业。时至今日，机器人已发展至第三代智能机器人，而服务机器人正是第三代机器人的典型代表。科学家们已在服务机器人领域的移动机构设计、传感器融合与环境建模技术、路径规划技术、能源技术、智能控制技术、人机交互技术、成本控制等方面的研究都取得了长足的进步。我国应该抓住这次机遇，制定相关政策措施，大力发展我国的机器人产业，同时利用机器人及自动化装备改造和提升我国制造业水平，加速实现我国产业结构调整和优化升级。各行各业的生产制造在我国聚集，有利于机器人在应用中走进厂房，也方便制造商根据生产需求因地制宜地更新升级机器人。机器人的应用前景非常广阔，不仅将普遍进入流水线制造，在生产生活的方方面面都将有机器人的身影，需求也将越来越大。一个“家家都有机器人、厂厂都有机器人”的时代或已不再遥远。