我国工业机器人发展研究

王飞 马玉峰

摘要:

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。关键词:工业机器人；发展；研究

中图分类号：TP242文献标识码： A

前言：

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。

一、全球工业机器人的现状

全球工业机器人行业增长态势将延续。2008年全球金融风暴导致工业机器人的销量急剧下滑。2010 年全球工业机器人市场逐渐由2009年的谷底恢复。2011年是全球工业机器人市场自1961年以来的行业顶峰，全年销售达16.6万台。估计2013年至2017年，包含本体和集成在内的全球工业机器人市场，年复合增长率约为11%，预计2017年全球工业机器销售量达25万台，市场容量将达到2700亿元。

全球机器人产业目前呈现日欧产业优势明显，中国市场潜力巨大的格局。美日欧在机器人行业发展处于世界领先地位，但它们的优势领域各不相同。日本在工业机器人、家用机器人方面优势明显，欧洲在工业机器人和医疗机器人领域居于领先地位，美国主要优势在系统集成领域，医疗机器人和国防军工机器人。

二、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：

1）劳动力成本上升及劳动力供给下降。劳动力成本上升，人口红利逐渐消失。劳动力成本的上升激发企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）制造业升级。国际化环境中日益激烈的生产力竞争，成本、效率、质量、定制小批量。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。

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；十二五期间国家拨经费3234亿元，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，对机器人性能起到关键影响作用，并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仍然落后于日、美、韩等发达国家，国内机器人厂商已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。我国工业机器人已开始关注新兴行业，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。

目前作为国内工业机器人下游主要应用的汽车和医药行业，应用情况如下：

1）机器人提高汽车行业的灵活性及自动化程度。汽车行业是机器人应用的最大行业，汽车制造业的自动化在中国已发展到一个新阶段，车企由机器人、仪表和自动化装置来完成产品全部或部分加工的生产过程。机器人的稳定性可以降低人工作业时的损耗成本，提高生产效率和产品质量，保证产品一致性。白车身、冲压、喷涂和动力总成是汽车整车厂最核心的四大工艺。目前，国内民营车企也纷纷受益于生产自动化，近几年新建整车厂从冲压生产、机器人车身焊接、机器人喷涂到总装配检测，都由机器人代替了人工。

2）机器人能满足医药制造对生产环境及操作工艺的苛刻要求。在医药制造行业，医药产品对生产环境的无菌化程度要求非常高。为最大程度减少微生物污染的可能性，保证产品质量，生产过程必须在洁净室内进行，并尽量避免有人干预。机器人可在真空环境下完成一系列操作，能够保证产品满足很高的卫生标准。此外，医药制造过程中会涉及到有害物质，如放射性物质的生产和灌装。机器人系统能够完成有害物质的转移，并灌装到密封屏蔽容器。且能够完成高难度操作工艺，如在包装液体内容物时机器人能够将产品在转移操作过程中产生的气泡降到最低，产品质量将得到较大提高。

三．机器人产业发展的趋势

就目前机器人产业发展的趋势来看，现在又有了一些新的趋势。近年来，以大数据、云计算、移动互联网为代表的新一代信息技术与机器人技术的融合创新加速，将不仅开发出更具自学习能力和自主解决问题能力的新型智能机器人，还可以为机器人建立起相应的互联网和知识库的“云空间”，使其通过互联网进行交互，并通过云计算提升机器人的智能化水平。

2013年，美国谷歌公司收购了包括波士顿动力公司在内的8家机器人公司正是瞄准这一趋势做的战略布局。发达国家在发展机器人过程中具有几种模式：美国模式：整体研发设计与对外采购机器人本体相结合，重在系统开发与应用；德国模式：一揽子“交钥匙工程”，即机器人本体的生产和用户所需要的系统设计制造全由一家机器人厂商完成。典型企业是库卡；日本模式：产业链整体推进，即以机器人本体、关键零部件研发和生产为核心（典型企业安川电机、发那科），由子公司或系统集成公司设计制造各行业所需要的机器人成套系统；韩国模式：采购与成套设计、集成相结合。机器人企业通常通过进口关键零部件，自行设计、制造配套的外围设备。

现在服务机器人领域渐成为发达国家发展的重点。随着劳动力和土地等要素成本的上升，近三年中国对工业机器人的需求快速增长。我国自2012年成为全球第二大工业机器人市场，预计到将成为全球最大的需求国。2013年中国新增工业机器人数量达2.7万台，比2012年增长17.4%。

以每万名工人中拥有工业机器人数量衡量，我国有很大的市场空间。国际机器人联合会数据显示，中国2011年的这一数字是21台，国际平均水平是55台，其中美国是135，德国是251，日本是339，韩国是347。不过，2012年我国新增工业机器人中近70%依赖国外进口，外资品牌占90%以上。2012年进口机器人耗资8.66亿美元，进口金额比2011年增长了64%。

结论：

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。

参考文献：

[1]梁一新，刘凯。促进我国工业机器人产业化的战略思考[J].现代产业经,2013,(6).