新时期工业机器人产业发展分析与建议

周斌

（中国机械工业集团有限公司科技发展部，北京100080）

新时期工业机器人产业发展分析与建议

周斌

（中国机械工业集团有限公司科技发展部，北京100080）

综述了工业机器人的技术历程和国内外最新产业现状，展望了未来技术发展趋势，分析梳理了我国工业机器人在技术研究和产业发展方面存在的差距，以及目前国内的政策环境。在此基础上结合我国国情，提出了工业机器人产业发展的若干建议。

工业机器人；技术历程；产业发展；建议

0 引言

工业机器人是现代人类文明高度发展的代表性产物，是一种学科紧密交叉、技术高度集成的工业装备，国际标准化组织在ISO 8373中明确给出工业机器人的定义［1］：一种应用于工业自动化的，可固定、可移动的，具有自动控制功能的多用途三轴或多轴可编程操作机。自美国制造出第一台实用的示教型工业机器人以来，国际上对工业机器人的研究与应用已经历了50多年的历程。目前，以日、美、德、法、韩等为代表的许多国家的工业机器人技术日趋成熟，产业体系逐步完善，工业机器人作为一种智能化生产工具在全球日渐得到广泛应用，并正在改变着人类的生产方式。

1 工业机器人技术发展历程

在工业机器人的50年发展史中，技术的升级和产品的更迭一直没有停止，从2轴到6轴、从液压驱动到电机驱动、从重量级到轻量级，工业机器人一步步走向成熟，出现了一批具有重要意义的里程碑式的产品［2］，如表1所示。

2 工业机器人技术发展趋势

从近几年国外知名企业推出和正在研制的产品来看，新一代工业机器人正在向高性能化、柔性化、网络化、智能化发展［3］。国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：

表1 工业机器人发展历程中的里程碑产品

1）工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修）。

2）机械结构向平台化、模块化、可重构化发展。

3）工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化。

4）新型传感器在机器人中不断应用，多传感器信息融合技术进一步发展，促进工业机器人智能化程度的提升。

5）虚拟现实技术在机器人中的作用从仿真、预演发展到用于过程控制，如使操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。

3 全球工业机器人产业发展情况

随着技术的不断发展与成熟，工业机器人已经被证明是当今社会最高效的生产工具，市场需求不断攀升，进入21世纪，全球工业机器人产业更是进入爆发式增长期，销量连年增长，屡创新高。国际机器人联合会（IFR）最新发布的季度报告数据显示［4］，2013年全球工业机器人销量约为16.8万台，同比增长了5%，创历史新高，如图1所示，其中，总销量的70%集中在5个国家，即日本、中国、美国、韩国和德国。根据国际机器人联合会预测，2014～2016年世界工业机器人销量年均增长率约为6%［5］，至2016年世界工业机器人销量有望达到19万台。2012年全球工业机器人销售额约85亿美元［6］，按照销量同比计算，2013年这一数值接近100亿美元，加上软件和周边设备，机器人系统的市场容量估计达300亿美元。不断增长的市场容量培育了一大批集中在日本、欧洲、美国的工业机器人制造商，其中，日本发那科（FANUC）、安川电机（YASKAWA）、瑞典ABB、德国库卡（KUKA）是全球最大的4家制造商，其市场占有率之和达60%。

图1 2003～2013年全球工业机器人销量走势

目前，世界平均工业机器人密度为58台/万人［5］，从图2可以看出，全球仅有20个国家和地区达到这一水平，其中，韩国、日本和德国排名前三，远高于平均水平。但随着全球经济一体化以及制造业分工格局的调整，中国、印度、巴西、南非等新兴经济体对工业机器人的需求量也正在迅猛增长，当前机器人应用集中分布的格局或许在未来几年将被打破。

图2 全球工业机器人密度最高的20个国家

4 我国工业机器人产业发展情况

4.1 我国工业机器人产业现状

我国工业机器人研究起步于20世纪70年代，经过80年代技术攻关、90年代科研基地建设，进入新世纪后逐步开始产业化。国内一大批企业或自主研制或与科研院所合作，进入工业机器人研制和生产行列，同时，国内工业机器人市场开始迅速增长，逐渐培育出沈阳新松、广州数控、博实自动化等一批具有一定实力的工业机器人制造商。据统计，2005～2012年期间，中国工业机器人的销售量以年均25%左右的速度高速增长，是全球增长最快的市场。2012年中国工业机器人销量约为23 000台，较2011年增长2%［6］。国际机器人联合会（IFR）估计2013年中国工业机器人销量将较2012年增长9%，约达25000台［5］。预计2014～2016年中国工业机器人销量年均增长率将达15%，至2016年工业机器人销量将达38000台，如图3所示。预计到2015年，中国机器人市场需求总量将达35 000台，占全球比重16.9%，成为规模最大的市场。

图3 2005～2016年中国工业机器人销量走势（2013～2016年为估计值）

但是，我国本土的工业机器人制造商毕竟刚刚起步，还不具备与国际巨头竞争的实力，2012年本土品牌机器人与独资及合资品牌机的国内市场占有率分别为8.7%和91.3%。

4.2 我国工业机器人产业存在的差距

由于我国工业机器人发展时间较短，积累有限，与发达国家相比，在技术研究和产业发展上都存在较大差距。首先，国产工业机器人在精度、速度等方面不如进口同类产品，特别是在相关核心技术上还没有取得应用的突破，很多核心部件仍由国外企业控制，如：高精度伺服电机、减速器、控制软件等，由于核心部件受制于人，使得国产工业机器人的成本难以降低，与进口工业机器人相比并无明显的价格优势，在市场竞争中处于被动地位；其次，国内工业机器人产业的资本和技术力量相对分散，产学研各自为战，难以形成合力。国内有近百家工业机器人厂商，但质量良莠不齐，都没有形成较大的规模，缺乏市场的品牌认知度；第三，国内工业机器人行业中还没有出现具有强大技术和资本引领实力的企业或区域，产业发展相对无序，尚未形成环节完备、衔接有序的集群发展态势。

4.3 我国工业机器人发展政策环境

我国经济经过20多年的高速发展，现在已经进入结构调整和转型升级的关键时期，特别是在制造业方面，面临着由“制造大国”向“制造强国”转变的艰巨任务。工业机器人作为先进制造业中不可替代的装备和手段，受到了国家层面的高度重视。

近年来，我国不断出台新的政策支持工业机器人产业的发展。2012年1月，工信部、科技部、财政部、国资委等四部委联合制定的《重大技术装备自主创新指导目录》中［7］，工业机器人高精度高效率减速器被列入其中。2012年4月，科技部出台《智能制造科技发展“十二五”专项规划》［8］，将工业机器人作为重点任务之一，并明确提出要攻克工业机器人本体、精密减速器、伺服驱动器和电机、控制器等核心部件的共性技术，自主研发工业机器人工程化产品，实现工业机器人及其核心部件的技术突破和产业化。工信部紧随其后于5月印发《高端装备制造业“十二五”发展规划》［9］，提出了航空装备、卫星及应用、轨道交通装备、海洋工程装备、智能制造装备等五大重点发展方向，其中工业机器人被列入智能制造装备。此外，工信部还同步印发了子规划《智能制造装备产业“十二五”发展规划》［9］，提出到2015年，工业机器人实现突破并达到国际先进水平。2013年12月，工信部发布《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》［10］，从突破核心技术、培育龙头企业、推进产业布局、推动应用示范、完善标准体系、强化公共服务、推进国际合作等方面进行了部署。

5 关于我国工业机器人产业发展的建议

当前，时逢全球经济结构调整、工业机器人产业迅猛增长的大好时期。我国工业机器人产业如何抓住机遇，趁势而上，缩小与发达国家的差距，是现阶段需要认真思考的问题。国家在频繁出台各类扶持政策的同时，还应该关注以下方面：

5.1 国家层面做好顶层设计，地方层面做好联动执行

工业机器人作为高端装备，属于国家重点发展的战略性新兴产业。国家应该就产业的引导、发展做好顶层规划，结合区域特点，统筹考虑产业布局。地方政府应该认真落实国家的产业规划，认真吸取光伏产业投资过热、重复建设、产能过剩的教训，在工业机器人的发展上切不可盲目追求大规模和大体量，要因地制宜，突出自身优势，做到有序分工、协同发展，建立全国联动、区域呼应的产业发展秩序。

5.2 做好核心关键零部件与技术攻关

核心关键技术缺失是我国制造业的共性问题。高性能交流伺服电机、高精密减速器、控制系统方面的巨大差距严重制约我国工业机器人产业的进一步发展。国家应该进一步加大在“三基”（基础零部件、基础工艺和基础材料）方面的科技投入，并且在成果推荐、奖项评选方面为高水平的单项技术、零部件开辟新空间，鼓励企业、科研机构做好核心关键技术攻关，为工业机器人的发展打通瓶颈。

5.3 立足国内，做好首台套新产品推广

要在政策上支持国产工业机器人的推广，认真研究建立国产工业机器人首台套研制与应用的风险补偿机制，分担企业创新和应用的市场风险，鼓励制造企业在新产品研制方面进一步加大投入，并鼓励下游企业采用国产机器人。同时，进一步推动“产、学、研、用、金”体系的建立，发挥市场主体作用，在工业机器人的研究、开发、生产、应用、投资方面形成良性循环。

［1］ ISO 8373:2012 Robots and robotic devices-Vocabulary［S/OL］. http://www.iso.org/iso/home/store/catalogue_tc/catalogue_detail. htm?csnumber=55890.2012.

［2］ IFR.History of Industrial Robots online brochure by IFR 2012［R］.http://www.ifr.org/uploads/media/History_of_Industrial_ Robots_online_brochure_by_IFR_2012.pdf.2012-05-22.

［3］ 赵杰.我国工业机器人发展现状与面临的挑战［J］.航空制造技术，2012（12）：26-29.

［4］ IFR.All-time-high for industrial robots in 2013［R/OL］.http：// www.ifr.org/news/ifr-press-release/ifr-all-time-high-forindustrial-robots-in-2013-601.2014-02-20.

［5］ IFR.The robotics industry is looking into a bright future 2013-2016：High demand for industrial robots is continuing［R/OL］. http：//www.ifr.org/news/ifr-press-release/the-robotics-industryis-looking-into-a-bright-future-551.2013-09-18.

［6］ IFR.Executive Summary：World Robotics 2013 Industrial Robots［R/OL］.http：//www.ifr.org/index.php?id=59&df=Executive_ Summary_WR_2013.pdf.2013-09-18.

［7］ 工业和信息化部，科技部，财政部，国资委.重大技术装备自主创新指导目录（2012年版）［EB/OL］.http：//www.gov.cn/gzdt/att/ att/site1/20120214/001e3741a2cc10a44de601.doc.2012-12-06

［8］ 科技部.智能制造科技发展“十二五”专项规划［EB/OL］.http：// www.gov.cn/gzdt/2012-04/24/content_2121218.htm.2012-04-24.

［9］ 工业和信息化部.高端装备制造业“十二五”发展规划［EB/OL］. http：//www.chinaequip.gov.cn/131573854_11n.doc.2013-05-07.

［10］ 工业和信息化部.关于推进工业机器人产业发展的指导意见［EB/OL］.http：//www.miit.gov.cn/n11293472/n11293832/ n11293907/n12246780/15813180.html.2013-12-30.

（编辑立 明）

Analysis and Advices for Industrial Robots’Industry Development in New Period

ZHOU Bin
（China National Machinery Industry Corporation,Beijing 100080,China）

The technology history,development trend and latest industry status of industrial robots are summarized.The development gap for technology and industry of industrial robots between China and developed countries,and also the current policy environment,are analyzed.On this basis,combining with the condition of China,several advices for industrial robots’industry development are offered.

industrial robots;technology history;industry development;advices

TP 242.2

A

1002－2333（2014）05－0003－03

周斌（1982—），男，硕士，工程师，主要从事科技管理与前沿技术产业发展研究。

2014-03-20