论工业机器人的发展与应用

杨松林 胡楠

摘要：机器人是具有感觉、思维、决策和动作功能的智能机器，是人类20世纪重大发明之一。机器人的技术水平关乎制造业生产的精度、准度与效率，关乎工业产品的质量一致性，已成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。

关键词：机器人；发展；应用

中图分类号：TP242文献标识码： A

引言：工业机器人诞生于20世纪60年代，在20世纪90年代得到迅速发展，是最早产业化的机器人技术。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，是当代研究非常活跃、应用日益宽广的领域。随着我国制造业面临低端劳动力短缺、产业结构需优化升级、提高生产率、节约人力成本等多种因素挑战，对工业机器人的需求量正在迅速增长。

1工业机器人的发展

1.1所有区域均大幅增加

从各地区来看，亚太地区、美洲和非洲的机器人销量都已达到历史最高水平。2013年，亚太市场安装了近10万台新机器人，相比2012年增加18%。欧洲市场销量达到4.3万台，增长5%，几乎达到2011年的历史最高水平。供应给美洲的机器人超过3万台，持续增长8%。

1.2日本、美国、韩国和德国占全球机器人市场50%

日本是全球机器人年销售量第二大市场。到目前为止，日本投入使用的工业机器人数量也是最多的，超过30万台，2013年的全球机器人供应量超过一半均产自日本公司。2013年，由于日本的汽车和电子行业投资减少，其工业机器人的销售量下降了9%，约2.6万台。然而，日本机器人的出口却有所增加。

美国安装的机器人近2.4万台，持续增加了6%，几乎达到巅峰水平。2008-2013年间，美国的年销售量平均每年增长12%。造成这种增长的原因是自动化生产行业的持续增长，从而强化美国产业在全球市场的比重，并给美国国内带来更多的生产就业机会，同时在某些情况下，造成制造业回巢效应。

此外，2013年，由于汽车产业投资增加，销售到韩国的机器人超过2.1万台，增加了10%。

相比2012年，2013年销售到德国市场的机器人数量超过1.8万台以上，增加了4%，达到历史第二高水平，汽车产业再次成为这一增长的驱动力。

1.3中国发展最快

目前，中国是全球工业机器人年销售量最大的市场，也是世界范围内工业机器人发展速度最快的市场，中国机器人供应商的销售数字有史以来首次记录在IFR统计调查中。2013年，中国共售出近3.7万台工业机器人。从中国机器人产业联盟(CRIA)提供的信息可知，中国机器人供应商安装了约9000台机器人。其销售量相比2012年几乎高出三倍。国外机器人供应商在中国的销售量增加了20%。2008-2013年间，工业机器人的供应总量平均每年增长约36%。 2013年，世界上售出的每5台机器人就有一台安装在中国。

1.4汽车和金属产业发展最快

从机器人发展的推动因素分析，2010-2013年间，汽车行业持续大幅度增加机器人投资，平均每年增加22%。涉及的主要国家包括中国、德国和美国。2013年，销售到汽车产业的机器人增加了5%。同时，金属和机械工业平均每年同期增加22%。 2013年，销售到这一产业的机器人增加了17%。此外，电气、电子行业在2013年达到峰值水平，2014年机器人订单增加了9%。

1.5劳动密集型行业是新增长点

从未来市场需求来看，工业机器人的发展还将保持向好趋势。针对中国市场分析，一方面，在电子、通讯、计算机等方面将是新兴增长市场;另一方面，中国拥有很多国外已经没有了的劳动密集型行业，例如五金、卫浴、厨具、陶瓷等，这些行业劳动密集、成本低，出现了招工难、用工难、劳动力成本上升等一系列问题，所以通过机器人来实现替代是必然趋势。此外，芯片制造、光伏、太阳能、化工、制药、包括食品等等，这些环境人工的进入是很困难，机器人在这些领域有着得天独厚的优势，将来在中国也将是爆发增长点。

1.6人机协同是趋势也是挑战

从产品来看，易于使用和易于集成的机器人将会开辟大批新的客户和应用，此类机器人主要用于人机协同等工作领域。机器人在工厂内与工人一起工作，并能够理解非制造领域的类人指令(如声音、手势、图示)，同时拥有模块化插件和组件。这使人们无需机器人操作经验，即可对过程中的机器人进行编程和集成。人机协同是一个非常重要的课题，也是一个非常重要的挑战，只有实现了良好的协同运作才能真正推动工业机器人的继续开拓。

1.7技术与安全并举

从机器人的技术挑战来看，一方面，从机器人生产厂家来说，如何设计出更符合本地用户需求的产品是关键;另一方面，怎么使机器人与应用设备、周边设备无缝链接，更好的应用在各行各业中，也是未来的突破点。

同时，由于机器人与工人近距离共同工作，安全问题是这一应用的主要挑战。现已开发拥有综合视觉导引和高品质传感器的轻型机器人，但仍需要改善，它们更适应这些环境，国际标准化组织（ISO）也正在制定一项适用于人类和工业机器人协同工作的技术规范。

2 、中国工业机器人应用分析

2.1中国工业机器人发展驱动力

中国25年来没有形成自己的工业机器人产业，目前国内工业机器人发展进入到机遇期:

2.1.1劳动力成本上升及劳动力供给下降，人口红利逐渐消失。劳动力成本的上升激发工业机器人替代人工的诉求。进入新世纪的第二个年头，80后、90后劳动人口成为主流，他们不再愿意大量从事单调、重复、环境差的工作。长三角、珠三角等地低端产业用工荒明显。

2.1.2日益激烈的生产力竞争，成本、效率、质量、定制小批量等诸多因素促使制造业升级转型。当前全球再工业化，产业转型，一是节能环保，一是自动化、智能化。普及机器人不只是单纯的替代人工，更是提升制造业效率与柔性的重要手段。

2.1.3政策支持因素。纳入国家战略性新兴产业，智能制造装备专项规划：一二五期间国家拨经费3231亿元，开展工业机器人重大项目攻关;成立“中国机器人产业联盟”支持行业发展;地方政府投资兴建机器人产业园，扶持机器人企业创新发展。

2.2国内机器人产业链及产业发展模式

整个机器人产业链主要分为上游核心零部件、中游设备制造商和下游行业应用商三个层面。核心零部件指机器人传动系统、控制系统和人机交互系统，对机器人性能起到至关重要的作用。

工业机器人具有通用性和模块化的部件单元，主要分成三部分，机器人减速器、交直流伺服电机和控制器。目前，国内机器人产业在单体以及核心零部件上仍然落后于日、美、韩等发达国家，国内机器人厂商己经开始涉足机器人的各个环节，但是减速机、伺服电机及驱动还是以国外供应为主。

中国机器人市场基础低、市场大。中国机器人产业化模式较可行的是从集成起步至成熟阶段采用分工模式。

2.3国内工业机器人下游应用情况

中国工业机器人目前主要是汽车、电子生产线用的比较多，未来还是以汽车工业为主，每年汽车市场设备需求有几百亿元人民币，其中高端市场需求100~200亿元人民币。汽车行业用机器人，增长比较明显的领域是汽车零部件、进口替代、技术改造。

预计我国劳动人口从2015年开始下降，作为产业化的工业机器人必将进入更多应用领域。工业化程度加深伴随着人力成本上升，倒逼低附加值的制造业开始使用机器人。我国工业机器人己开始关注新兴行业，在一般工业应用的新领域，如光伏产业、动力电池制造业，食品工业及化纤、玻璃纤维、砖瓦制造、五金打磨、冶金浇铸、医药等行业，都有工业机器人代替人工的环节和空间。

结语：目前我国的科学技术和经济处于快速发展阶段，先进制造业迎来了新的发展机会，而工业机器人的发展必定会促进制造业的转型、升级。和国际接轨、参与国际化分工是我国的加工制造产业现在必须面对的挑战，所以当务之急是实现我国工业的自动化、智能化，工业机器人技术发展成为这个任务的关键。因此，国家应当高度重视我国工业机器人发展的必要性，当前我国机器人产业正处在发展的关键时期，若政府加以扶持，我国由制造大国向制造强国转变指日可待。

参考文献：

1 蔡军，王欣 ，浅析工业机器人的发展与现状，[J]. 科技风,2013,(21).

2汤嘉荣 ,浅析我国工业机器人的发展与研究，[J]. 科技创新与应用,2014,(32).