后疫情时期工业机器人发展趋势研究

陆 琦

（无锡市科技创新服务中心，江苏 无锡 214000）

1 工业机器应用及产业链

据国际机器人联合会（International Federation of Robotics）统计数据，2019 年，全球工业机器人销量为37.3 万台，增速较2018 年有所放慢，但销量仍处于高位，是有史以来第三高的销量[2]。

1.1 工业机器人的应用

目前，工业机器人的应用主要集中在一些特定的行业。 汽车、3C、金属制品、塑料化工和食品共五个行业是目前工业机器人应用最多的领域，IFR 最新统计数据显示， 汽车行业占全球工业机器人安装总量的30%，3C 行业占25%， 金属和机械行业占比10%，塑料及化工行业占比5%，食品和饮料行业占比3%。 随着人工成本上升、工业自动化水平提高，工业机器人用途不断增加，运用领域也不断扩大。

1.2 工业机器人产业链

工业机器人产业发展至今，已形成较为完整的产业链。 产业链上游包括控制器、伺服电机和减速器三个部分，是工业机器人产业链最核心的部件；产业链中游是本体制造；下游是系统集成，主要集中在汽车制造和3C 电子行业。

2 工业机器人产业发展现状

2.1 市场规模

2014 至2019 年，全球工业机器人年安装量平均增长率为13%。 2019 年， 全球工业机器人市场规模159.0 亿美元。 其中， 亚洲是工业机器人最强大的市场，销售额104.8 亿美元，欧洲、北美地区销售额分别为28.6 亿美元和19.8 亿美元。 中国、日本、美国和韩国和德国为工业机器人五个主要市场，2019 年全球3/4 的工业机器人安装在以上5 个国家。

2.2 工业机器人保有量

2019 年，全球工业机器人保有量为270 万台，亚洲市场以12%的增速领先其他地区。中国保有量居第一，达78.3 万台；日本以35.5 万台位居第二；其次是印度2.63 万台。

2.3 日欧美三分天下，韩国后发的竞争格局

日本的工业机器人产业已成为全球领导者。世界四大机器人企业巨头中，日本的发那科和安川电机独占其二。同时，日本在精密减速机、伺服电机等一些关键零部件方面技术优势明显。

欧洲有着雄厚的工业基础，德国库卡、瑞士ABB在世界机器人四大企业中各占一席。德国以智能工厂为重心的 “工业4.0 计划”、 英国的官方机器人战略“RAS2020”以及法国的“机器人发展计划”，彰显了各国占领机器人产业制高点的决心。

美国于2011 年6 月推出“先进制造伙伴计划”，明确要通过发展机器人重振制造业。 与其他国家相比，美国工业机器人技术具有全面、先进、适应性强的特点，在系统集成领域方面有较大优势。

韩国机器人产业发展迅猛，已成为世界范围内强劲的新生力量。 值得一提的是，韩国制造业每万名产业工人所拥有的工业机器人数量高达855 台。

2.4 我国工业机器人行业发展情况

我国工业机器人发展近40 年来， 在经济结构转型、政策大力支持等因素驱动下，产业持续高速发展。2002 年开始，我国的机器人销量进入高速增长阶段；自2013 年起，我国成为全球最大的工业机器人市场，自主品牌在国内市场份额不断攀升。 2018 年和2019年受宏观经济下滑和中美贸易摩擦的影响，工业机器人销量呈负增长， 分别为15.4 万台和14.05 万台；2020 年受疫情影响，国内汽车、电子等工业机器人下游行业发展受限，对工业机器人的需求增速放缓。

3 新的国际形势和疫情带来的影响

3.1 全球经济处于低增长阶段

2018 至2019 年，全球经济整体处于低位徘徊状态，全球机器人安装量较2018 年下降了12%，这主要反映在汽车、电气/电子两大主要行业，其中汽车工业是工业机器人最大的客户行业。美日等国为加速本国制造业回流，大力呼吁在外企业撤回本国，以提高本国就业率，改善当地经济环境。

3.2 贸易保护主义带来的危机

由于我国在控制器、伺服电机、减速机等核心器件的自主供应能力仍然偏低，个别国家的贸易保护主义导致生产所需的核心器件短缺。 另外，在工业机器人大量应用的汽车行业， 由于零部件供应链的风险，企业无法全力生产，这对我国工业机器人产业带来不利影响。 同时，国外工业机器人供应商也受到了我国汽车行业业务下滑的影响。

3.3 新冠肺炎疫情带来的影响

全球来看，新冠肺炎疫情的蔓延对全球经济的影响还不能完全评估，目前人们只能适应“新常态”，短期内工业机器人行业不太可能出现大规模订单带来的重大刺激。我国在2020 年第二季度开始复苏，工业机器人在多个制造领域的应用得到了加强。

4 工业机器人行业发展趋势

国际机器人联合会主席米尔顿·盖里（Milton Guerry）表示：新冠肺炎疫情的全球蔓延短期内造成行业的大幅收缩运行。 中长期来看，这场危机将成为全球机器人产业增长的助推器。 据他预测，工业机器人产业有望在2021 年得到复苏，但可能要到2022 年或2023 年才能达到危机前的水平。

4.1 行业发展趋势

持续至今的新冠肺炎疫情已对2020 年全球经济产生了负面影响，但也为今后工业生产走向现代化和数字化提供了机会。 IFR 建议让机器人变得更简便化、数字化和协作化。

一是便于安装和操作，使其作业于更广泛的制造领域，让更多的中小企业也能利用工业机器人来提高生产效率；二是利用大数据、物联网等数字化平台资源，利用人工智能技术进一步提高工业机器人智能化水平，让工业机器人变得更“聪明”。第三，人与机器人协作的应用正在兴起。随着越来越多的供应商提供不同功能的人机协作工业机器人，它们的应用范围正在扩大。 在2019 年安装的37.3 万台工业机器人中，人机协作机器人市场份额达到4.8%；虽处于起步阶段，但这个市场增长迅速，2015 年至2019 年， 协作机器人的应用增长了10 倍。

4.2 技术发展趋势

后疫情时期的经济恢复将进一步加速工业机器人技术的应用，因此，最大限度地利用这些技术提供的机会非常重要。 不难预见，物联网、5G、人工智能技术和工业机器人的深度融合将带来前所未有的多领域跨行业合作，让未来的工业机器人更智能化、微型化、模块化，把更多的人从烦琐的工作中解放出来。

多传感器融合技术。与控制理论、信号处理、人工智能、概率和统计相结合，帮助工业机器人完成复杂、动态的作业任务。

导航与定位。 赋予工业机器人精确、快速的自主导航能力；通过机器学习和数据分析，对作业路径进行检测、识别和规划。

机器人视觉。涉及人工智能、计算机科学、模式识别等学科， 通过视觉光源控制器和图像处理系统，从客观事物中提取信息，对任务进行稳定可靠的识别和处理。

智能控制技术。有别于传统机器人简单的程序化操作，智能控制技术赋予机器人在复杂场景下，高效处理空间、位置等需要多种感知后作出反应的能力。

人机接口技术。人机接口技术的深化是实现人机协作配合的必然途径， 提供多媒介的人机智能接口，在系统运行中实现人机智能结合、人机协同工作。

5 结论

目前， 我国的新冠肺炎疫情得到了有效控制，经济恢复与发展领先全球， 但国际上仍存在不确定因素。未来，更简便化、数字化和协作化的工业机器人将得到广泛应用；技术方面，对传感器融合、导航与定位、机器人视觉、智能控制、人机接口等技术的进一步研发将是深耕工业机器人产业的首要任务。