湖北省工业机器人产业化发展技术路线图设计*

张红霞，徐会波，聂晶晶

（武汉商学院机电工程与汽车服务学院，湖北武汉 430056）

湖北省工业机器人产业化发展技术路线图设计*

张红霞，徐会波，聂晶晶

（武汉商学院机电工程与汽车服务学院，湖北武汉 430056）

通过对湖北省工业机器人优势竞争力的分析，结合湖北区域经济特点，设计了湖北省工业机器人产业发展路线图；并对工业机器人关键技术和相关企业优势产品进行了分析研究，设计了湖北省工业机器人关键技术突破路线图，对湖北地区工业机器人技术发展和产业化发展节点及趋势进行了预测。

工业机器人；产业化，技术路线图

0 引言

我国工业机器人市场需求旺盛，以每年约30%的速度增长，年需求量在2万～3万台套，大力发展机器人产业成为各地政府近几年的工作重点。工业机器人的发展又站在了一个新的起点。随着我国产业的逐步转型升级，以工业机器人为代表的智能装备将实现爆发式增长[1-3]。机器人的技术水平不断提高，应用范围越来越广，对机器人的研究具有十分重大的科研价值与实用价值，它可以推动人工智能、计算机图形学、机械设计及自动控制等相关学科的发展。

1 技术路线图

目前，技术路线图(Technology road mapping)已成为一些发达国家的技术前瞻、研发和管理中广泛应用的一个基本工具。技术路线图是对某一特定区域的未来延伸的看法，该看法集中了集体的智慧和最显著的技术变化的相关专业人员的看法，一般是采用绘图的形式表达出来的，形成基于未来经济、社会、科技与环境综合判断之上的技术创新路线图，可以称之为政府、产业和企业等进行技术创新的作战地图、技术发展路径图[4]。本文对湖北省工业机器人产业化发展进行了技术路线图设计和研究。

2 湖北省机器人行业优势竞争力分析

湖北是我国重要的制造业基地，其汽车、船舶、电子等支柱产业是机器人应用的主要领域。发展以机器人为代表的智能装备，实现“制造”向“智造”转变，蕴含对工业机器人旺盛的需求。近年来，湖北工业机器人形成了一定的研发设计、生产制造和集成应用的能力，机器人产业集群正在酝酿形成，产业发展站在了一个新的起点。

湖北机器人研发实力雄厚，华中科技大学、武汉大学、武汉理工大学、国家数控系统工程研究中心、数字制造装备与技术国家重点实验室等机构均位于武汉，形成工业机器人强势研发系统，科技实力和研发水平全国领先。武汉光谷有近40家工业机器人相关企业，正筹建全国首个工业机器人孵化器。重点通过一系列措施支持机器人相关企业和创业团队发展，整合产业链上大中小企业，推动产业抱团发展。湖北具有代表性的几家企业优势技术及产品状况如表1，这几家企业各有所长，在机器人三大核心零部件方面有一定的技术优势，有潜力继续深入研究，获得核心技术突破，取代外资品牌。

表1 湖北省工业机器人代表企业优势技术及产品状况

3 湖北省工业机器人产业发展路线图

3.1 产业发展路线图分析

同国外相比，国内关于技术路线图的研究和应用还比较少，但已经开始逐步认识到技术路线图的科学性和实用性，并探索性地开展了一些研究。2007年，广东省科技厅对七个产业进行了技术路线图的开发工作，组织制定了龙芯应用技术路线图、广东省绿色无铅产业技术路线图等。2011年，上海科学研究所开展了上海新兴产业的战略技术路线图的一系列研究工作，应用技术路线图对上海十三个新兴产业的未来发展路线及策略进行了预测研究。

为了进一步加深对我省工业机器人产业发展的认识，本文从工业机器人产业链和技术发展出发，通过大量文献资料和科学数据分析研究，分析市场需求、产业目标、技术难题和研发需求等，并结合湖北省工业机器人产业发展的SWOT分析，研究并绘制出湖北省工业机器人产业发展路线图和技术路线图，为机器人产业化起到助推作用，图1为湖北省工业机器人产业化发展路线图。

3.2 工业机器人技术发展趋势分析

由于工业机器人是机械、计算机、电子、自动控制、人工智能等多个高新技术发展的综合集成成果，而传感技术、工程网络技术、激光技术等高新技术也被广泛应用在工业机器人工作领域，使工业机器人的应用性价比更高[5]。毫无疑问，工业机器人产业是湖北地区高科技产业发展的重要组成部分。

关键技术是制约工业机器人产品开发的重要因素，机器人技术正在向智能机器和智能系统的方向发展，未来将从结构模块化开始，以控制技术为基础，向PC化、网络化和多传感器融合技术方向发展，再进一步实现机器人智能化。

图1 湖北省工业机器人产业化发展路线图

3.2.1 减速机

重点研究RV减速机，发展方向是如何通过对内部轴承的配置，材料和热处理工艺的改进，增加减速机的扭转刚度，最大抗弯弯矩，以及提高在频繁加减速等恶劣工况下的使用寿命。

图2 湖北省工业机器人关键技术路线图

3.2.2 伺服电机和驱动器

增加驱动器和电机的瞬时过载能力，增加驱动器的动态响应能力，驱动增加相应的自定义算法接口单元，并且采用通用的高速通讯总线作为通讯接口，进一步提高控制品质。简化系统，提高系统可靠性，并进一步降低成本。

3.2.3 控制器和控制结构

（1）开放性的体系结构

所谓开放性的体系结构，指的是对标准的自动化硬件平台、标准的操作环境的机器人和工业自动化系统实现灵活控制，开发机器人可用的通用软件包，可应用到实时伺服控制、智能传感器、高层人机交互等机器人相关领域。

（2）总线控制方式

在现场总线分布式结构中，把各种开关量、模拟量变成数字信号，所有总线设备间都采用数字信号进行通信，既减小了传输误差，又提高了测量精度和控制精度。

（3）智能化和网络化

智能化和网络化同样是发展趋势，未来的工业机器人应该具有视觉，触觉，具有很强的人机交互能力和学习能力，因此需要控制器具有多传感器信息融合能力。同时，机器人之间可以任意组成网络，完成多机器人协调控制，进一步提高自动化和智能化程度[6]。

尽管湖北省工业机器人在某些关键技术上有所突破，但还缺乏整体核心技术的突破，特别是在制造工艺与整套装备方面，缺乏高精密、高速与高效的减速机、伺服电动机、控制器等关键部件。图2为湖北省工业机器人关键技术路线图，按照技术发展难易态势和时间先后顺序描绘出技术路线图，其中时间节点为粗略预测。

4 结束语

通过对湖北省工业机器人产业发展路线和工业机器人产业核心技术发展路线图的设计，认为湖北省工业机器人产业发展战略的重点应集中在技术研究与转化及产业结构科学调整上，采取错位竞争策略，先占领低端市场，大力推广成熟技术产品，通过逐步提高工业机器人核心技术竞争力、自主创新，消除恶性竞争，根据市场变化动态调整产业化发展战略来带动整个产业链的健康持续发展。

［1］冯宇.珠三角地区工业机器人产业现状分析与技术路线设计［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.

［2］王田苗，陶永.我国工业机器人技术现状与产业化发展战略［J］.机械工程学报，2014（5）：10-13.

［3］傅翠晓.基于技术路线图的新兴产业发展战略制定研究—以上海机器人产业为例［J］.创新科技，2012（11）：29-31.

［4］李雪凤，仝允桓，谈毅.技术路线图——一种新型技术管理工具［J］.科学学研究，2004，22（12）：89.

［5］梁一新，刘凯.促进我国工业机器人产业化的战略思考［J］.现代产业经济，2013（6）：28-33.

［6］柳鹏.我国工业机器人发展及趋势［J］.机器人技术与应用，2012（5）：20-22.

The Technology Roadmap Design of Hubei Industrial Robot Industry Development

ZHANG Hong-xia，XU Hui-bo，NIE Jing-jing
（Department of Mechanical Engineering and Automotive Services，Wuhan Business University，Wuhan430056，China）

Through the analysis of Hubei industrial robot competitive advantage，combined with the characteristic of Hubei regional economy，the roadmap of Hubei industrial robot industry is designed;and the key technology of industrial robot and the advantage products of the related enterprises are analysed and researched.Hubei industry robot breakthroughs in key technologies roadmap is also designed，the nodes and trend of Hubei industrial robot technology development and industrialization development are forecasted.

industrial robot；industrialization development；technology roadmap

TP242.2 F423

A

1009－9492(2015)10－0015－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.10.004

张红霞，女，1982年生，湖北孝感人，硕士，讲师。研究领域：自动控制。已发表论文16篇。

(编辑：阮 毅)

*湖北省教育厅科学技术研究项目2015年度课题（编号：B2015384）

2015－07－30