工业机器人国内外行业发展现况概述

郭海燕

（广东产品质量监督检验研究院， 广东 佛山 528300）

0 引言

随着机器人产业的兴起及劳动力成本的提升， 大量的机器人产品层出不穷，国际机器人联盟（IFR）依据应用环境，将机器人分为工业机器人和服务机器人，其中工业机器人是指应用于生产过程与环境的机器人； 服务机器人是指除工业机器人以外， 用于非制造业并服务于人类的各种机器人。 当前，大数据、人工智能、5G 等信息技术兴起，工业机器人与信息技术不断融合，推动产业发展进入快车道，其应用已遍布各行各业。本文着重探讨工业机器人的产业发展情况。

1 工业机器人的基本组件

工业机器人具有多种安装形式，包括固定式、移动式等。 工业机器人的基本组件主要包括：控制系统、驱动系统、位置检测机构、执行机构等。 其中，控制系统作为工业机器人的大脑，指挥机器人按规定的程序运动，记忆被给予的动作顺序、运动轨迹、运动速度等指令信息，能够根据控制系统的信息发出执行指令。 驱动系统根据控制指令，通过电气、液压、气压等驱动形式支配执行机构运动。位置检测装置是检测工业机器人的运动位置、 运动速度和工作状态的装置，一般通过触觉、视觉、速度、位置等传感器进行检测，并及时向控制系统反馈，帮助执行机构到达设定的位置。 执行机构是指可抓持物体或执行其他运动操作的装置，一般由手部、腕部、手臂、基座等部件组成，它的动作功能与人手相似[1]。 为了提高良品率、产出率、工作效率，在各种高强度、有风险、产量大、质量要求和重复率较高的作业中，机器人都已逐步取代了人工。

2 国内工业机器人行业概况

我国机器人产业快速的发展， 机器人设计和制造水平显著提高，新技术、新产品不断涌现，关键零部件的研制取得突破性进展，为产业转型升级赋予了新的动能。

我国机器人市场经过前期爆炸式增长后， 近两年逐步进入了良性的成长期，产业具体特点如下：

2.1 工业机器人产量持续增加，但是产量增速放缓

根据国家统计局数据，2015—2019 年工业机器人产量持续增加，见图1。 2019 年工业机器人产量为18.7 万台（套）， 比2018 年同期增长27%， 增速比2016 年和2017年有所放缓，增速分别为120%和81%，见表1。

图1 2015 年-2019 年工业机器人产量Fig.1 Output of industrial robots，2015-2019

表1 2015—2019 年工业机器人产量及增速Tab.1 Output and growth rate of industrial robots from 2015 to 2019

2.2 2018—2019年工业机器人销量出现下滑

2018—2019 年我国工业机器人销量呈下滑趋势。 根据中国机器人产业联盟数据 显 示，2017 年 我 国市场共销售工业机器人15.9 万台，2018 年约销售15.6 万台， 同比下降1.89%。 2019 年上半年我国共销售1.9 万台自主品牌工业机器人， 销量同比下降13.6%。 工业机器人销量下滑的首要原因是中国汽车和3C 电子行业的增速放缓，大约六成的工业机器人是销往这两个行业。

2.3 行业智能化改造升级加速，工业机器人市场规模仍将持续增长

我国机器人市场前景广阔，颇具需求潜力，工业生产领域具有巨大的发展空间。 我国制造业规模大、门类广，各细分行业对工业机器人技术及产品的不同需求为本土工业机器人产业发展提供了大量市场机遇。 我国进入高质量发展的新时代， 制造业智能化改造升级已成为时代趋势， 工业机器人的市场需求日益旺盛。 据IFR 统计，2018 年我国工业机器人密度达到140 台/万人，已超过世界平均水平的99 台， 但还远低于自动化程度较高的日本、德国（有具体数据没）等，市场潜力巨大。2019 年，我国工业机器人市场规模约为57.3 亿美元， 同比增长5.7%。2021 年，我国工业机器人市场规模将进一步扩大，预计将突破70 亿美元。

2.4 国内各区域机器人产业发展水平差异明显

国内机器人产业主要集中在长三角、 珠三角、 京津冀、中部地区（主要包括湖南、湖北）、西部地区（主要包括重庆、成都和西安等地）和东北地区。 在我国机器人产业发展中，长三角地区基础比较雄厚，珠三角地区、京津冀地区机器人产业日益发展壮大，东北地区虽有先发优势，但近年来产业整体发展较慢， 中部地区和西部地区机器人产业发展基础较为薄弱，但具有后发潜力。珠三角地区机器人产业具有良好的技术研发基础和产业布局环境，重点聚焦在数控装备、无人物流、自动化控制器、无人机等领域。 在产业规模方面，珠三角地区2018 年机器人产品销售总收入达到108.5 亿元， 其中深圳市以67 亿元的销售收入居首，佛山、广州和东莞位列其后。

3 国外工业机器人行业概况

自1954 年美国人戴沃尔提出工业机器人的概念，半个多世纪发展以来， 工业机器人在工业生产领域得到了广泛的应用， 极大地提升了生产品质并成功解放了劳动力资源，工业机器人产业作为高端智能制造的代表，带来了制造业在模式、理念、技术等多层次的变革，作为制造业转型升级的重要新兴技术，国家政策红利、工业转型升级需求释放、 人口红利减弱等因素催生了市场需求的增长，但存在低水平重复建设、高端产业低端化、重主机组装生产、轻关键零部件制造等问题，使得目前工业机器人的质量水平参差不齐， 发生了机器人使用过程中的安全事故，导致人员伤亡、财产损失、信息泄露等问题。目前工业机器人产品主要是精度、 可靠性无法得到保证以及使用过程中存在各种危及人身安全的危险因素。

目前世界上最大的工业机器人市场在亚洲。 2018 年，该地区三大市场的增长情况喜忧参半： 中国和韩国的安装数量下降，而日本则大幅增长。 总的来说，亚洲增长了1%；第二大市场欧洲的安装量增长了14%，增幅连续六年攀升；在北美洲，增长率比前一年高出20%，也是连续六年攀升。

全球五大工业机器人市场主要在中国、日本、韩国、美国和德国，2018 年工业机器人安装量中，五大市场占全球总安装量的74%。 世界上最大的工业机器人市场仍然是中国。2018 年，中国工业机器人安装量约15.4 万台，其占全球总安装量的36%，与2017 年相比下降了1%，但超过了欧洲和美洲的工业机器人安装总数； 中国工业机器人安装价值达54 亿美元，与前一年同比增长21%。 2018年， 中国机器人供应商占国内市场总安装量的27%，与2017 年相比增加了5 个百分点。 这一数据符合中国促进国内制造商发展的政策；另一方面，外国机器人供应商（包括非中国供应商在中国生产的设备）的安装量减少了7%，约为11.3 万台（2017 年约12.2 万台）。 这一减少也是由于汽车工业的疲软造成的。 日本的机器人销量增长了21%，达到55000 台，创下了该国有史以来的最高值。 对于一个已经高度自动化的工业生产市场来说，2013 年以来17%的平均年增长率是惊人的。 日本目前也是世界第一大工业机器人制造商，2018 年交付了全球供应量的52%。 美国机器人安装量连续八年保持正增长，2018 年达到新的峰值， 安装量达40300 台，与2017 年相比增加22%。自2010 年以来，美国由自动化生产驱动制造业发展，从而增强制造业在其国内市场和全球市场的实力。 自2013 年以来，韩国机器人安装量保持平均每年增长12%，但在2018 年，机器人安装量同比下降了5%，安装量共计约38000 台。 该国安装量下降的主要原因是当年在很大程度上经历了电子行业的寒冬。 德国是世界第五、欧洲第一大机器人市场，意大利和法国在欧洲市场紧随其后。得益于汽车工业的驱动，2018 年，德国机器人销量近27000 台，创下历史新高，同比增长26%。 从工业机器人密度来看（每万名制造业员工所拥有的机器人数量），中国的工业机器人密度（140 台） 在全球各地区的平均水平之上，新加坡全球最高（831 台），其次是韩国（774 台）与德国（338 台）。

4 结论

我国市场是全球工业机器人增长的引擎， 销量占比明显提升并继续稳居全球第一，但从目前情况来看，我国与国际机器人还有较大差距。 一是工业机器人相关企业数量众多但规模小，缺乏部分关键核心技术，自主研发创新能力相对较弱。 二是工业机器人部分核心零部件依赖进口，大大影响了我国机器人的精度和可靠性。三是基础零部件制造能力较差，装配工艺水平有待提高，没有形成可与国际竞争的品牌，缺乏市场认知度。

综上，我国机器人在破除低端重复供给、扩展优化产品种类、提供高端产品、降低本体成本、实现零部件国产化上还任重道远。