國產工業機器人現狀和發展趨勢研究

郭紀斌

(湖南信息職業技術學院機電工程系,湖南長沙 410200)

國產工業機器人現狀和發展趨勢研究

郭紀斌

(湖南信息職業技術學院機電工程系,湖南長沙 410200)

隨著機器人技術的快速發展,工業用機器人在汽車制造、機械加工、焊接、搬運碼垛、裝配、噴涂等作業中得到越來越廣泛的使用。結合機器人技術在相關領域使用的情況,在分析國內外工業機器人技術發展現狀的基礎上,提出我國國產機器人產業發展的若干思考和建議,希望能夠在把握國內外工業機器人前沿技術發展動態的同時,為我國工業機器人技術及相關產業的發展提供相關戰略思考與建議。

機器人 工業機器人 智能制造 發展現狀 發展趨勢

1 引言

工業機器人誕生于20世紀60年代，在20世紀90年代得到了迅速發展， 是最早產業化的機器人技術。它是綜合了計算機技術、控制理論、機構學理論、信息技術和傳感技術、人工智能、仿生學原理等多學科技術而形成的高新技術，在當代是研究十分活躍、應用日益廣泛的領域。工業機器人的出現是為了適應制造業規模化工業生產，解決單調、重復的體力勞動和提高生產質量而代替傳統的人工作業。在我國，工業機器人的投入使用到現在已經有20多年，已經基本實現了試驗、引進到自主開發設計的轉變，促進了我國工業制造業、勘探業等行業的發展。

隨著現代工業化進程的加快推進，我國已經成為世界所公認的制造業大國。然而，人口紅利逐漸消失、勞動力成本不斷攀升已經成為阻礙我國先進工業制造業進一步發展的關鍵因素。自2009年以來，我國機器人市場持續快速增長，全國工業機器人年均增長速度超過40%，截止到目前，我國工業機器人市場份額約占全球市場的1/5；以教育教學、清潔清掃等為代表的服務型機器人在國內也逐步進入市場。隨著我國工業品市場的逐步開放，國內的工業機器人產業將面對來自國外先進技術越來越激烈的競爭與沖擊，因此， 掌握目前國內工業機器人市場的實際應用狀況，，發展以工業機器人為核心的智能制造技術將成為我國實現制造業轉型的必由之路。

2 國內工業機器人產業發展現狀

2.1 國內工業機器人市場發展迅猛

工業和信息化部的統計數據顯示，2014年智能制造、高端軌道交通、海洋工程等高端裝備制造業產值占裝備制造業比重已超過10%。其中，以機器人為主的智能制造業廣受關注。在新一輪科技革命和產業復蘇的背景下，各國圍繞科技與產業發展制高點的競爭日趨激烈。而被譽為制造業皇冠上的明珠的工業機器人技術，必將帶來制造業模式的巨大變革。

據國際機器人聯合會統計，外資企業在華銷售工業機器人總數量超過27000臺，較上年增長20%。結合國際機器人聯合會統計數據，2013年中國市場共銷售工業機器人近37000臺，約占全球銷量的五分之一，總銷量超過日本，成為全球第一大工業機器人市場。國際機器人聯合會預測，不超過2016年，中國工業機器人保有量有望超過13萬臺，同時也是全球需求最大的工業機器人市場。

2.2 國產工業機器人需向高端突破

雖然近年來國產工業機器人技術正在迅速崛起，但是中國一直沒有真正形成具有自主品牌并具備一定規模的工業機器人產業。與全球主要發達國家相比，中國工業機器人產業發展速度緩慢、核心技術薄弱、市場份額和附加值較低。統計數據顯示，目前外資品牌的工業機器人產品占有中國國內市場份額超過90%。

目前，從機器人本體到關鍵零部件，中國80%～90%的核心部件都需要進口。據了解，目前整個機器人產業鏈主要分為上游關鍵零部件制造商、中游設備制造廠和下游行業應用三大塊，國內企業目前主要集中為系統集成商，實現下游應用，即通過采購國外的機器人，根據需要為下游客戶進行相應的方案設計，實現利潤。產業鏈上游無國內核心零部件制造商支撐，關鍵零部件方面仍遠遠落后于國外企業，因此長期受制于人。

因此在巨大的國內制造業市場進行技術升級的機會面前，國內企業要抓住機遇，刻苦攻關，早日實現國產化核心技術和核心關鍵零部件供應，以在競爭中占據主動。能否率先掌握智能型機器人的關鍵技術的開發和產業化將是決定我國自主品牌能否獲得工業機器人高端市場的關鍵所在。

2.3 國內工業機器人市場特點

(1)國內汽車產業的高速發展有力促進了工業機器人市場的發展，自2000年開始，我國汽車行業進入高速增長期，作為自動化程度高、技術資金密集型的產業，汽車行業的增產擴能極大拉動了工業機器人市場的需求。

(2)沿海經濟發達地區是工業機器人的主要市場。我國工業機器人的使用地主要集中在廣東、江蘇、上海、北京等地，這四省市工業機器人擁有量占全國一半以上。

(3)外商獨資企業、中外合資企業是我國目前工業機器人的主要用戶。外商獨資或中外合資企業自動化程度一般比較高，導致工業機器人的需求量相對較大。

(4)國內一些現代化水平比較高的企業開始越來越多地應用工業機器人。國內一些汽車集團如奇瑞、吉利等為了提高產品競爭力，開始較多地推廣應用焊接工業機器人技術；軍工企業特別是坦克裝甲車等大型軍品開始應用焊接機器人；特種船舶，如液化石油氣運輸船舶也開始采用焊接機器人，焊接速度和焊接質量得到明顯提高。

(5)人工成本的不斷提高促使工業機器人不斷進入企業。隨著社會經濟的快速發展，制造業工人從早期的僅解決溫飽問題到現在對薪資和工作條件提出更高要求，像噴涂、焊接等工作環境惡劣的崗位將會被工業機器人所代替。

(6)我國快速增長的工業機器人應用市場以及巨大的市場潛力吸引了世界著名機器人生產廠家的目光。目前，我國進口的工業機器人主要來自日本，2004年日本對華工業機器人出口金額占我國進口工業機器人金額的一半。中國是ABB集團在全球的第一大市場和意大利機器人的第一大進口國。

3 國產工業機器人技術應用研究進展及發展趨勢

近十年以來，在“十五”、“十一五”攻關計劃和863計劃等科技計劃的大力支持下，我國科技部門有組織、有計劃地推動工業機器人產業發展，通過研制、生產、應用等多個層面的不斷探索研究，在技術攻關和設計水平上有了長足的進步。總的來看，已經初步掌握了工業機器人的設計、制造、應用過程中的多項關鍵技術，能夠生產出部分機器人的關鍵元器件，開發出碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、弧焊、點焊、噴漆等工業機器人。部分相關科研機構和創新型企業已經掌握了工業機器人操作機的優化設計制造技術；工業機器人控制、

············驅動系統的硬件設計技術；機器人軟件的設計和編程技術、運動學和軌跡規劃技術；點焊、弧焊及大型機器人自動生產線(工作站)與周邊配套設備的設計開發和制備技術等，其中某些關鍵技術已達到或接近國際先進水平，中國工業機器人在世界工業機器人領域已占有一席之地。

國產工業機器人在“七五”、“九五”、“十五”期間研究取得了較大進展，我國在關鍵技術上也已有所突破，但還缺乏整體核心技術的突破。雖然工業機器人應用遍及各行各業，但進口機器人占了絕大多數。工業機器人市場競爭越來越激烈，中國裝備制造業面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰，加快推進工業機器人的研究開發與生產是使我國從制造業大國走向制造業強國的重要手段和途徑。綜合國內外工業機器人研究和應用現狀分析，工業機器人的研究開發正在向超智能化、模塊化、系統化、微型化、多功能化及高性能、自診斷、自修復趨勢發展，以適應多樣化、個性化的需求，向更大更寬廣的應用領域發展。未來幾年，國內機器人研究人員應重點研究工業機器人智能化體系結構，智能化作業，高速高精度控制，形成新一代智能化工業機器人的核心關鍵技術體系，并在相關行業部門開展應用示范和推廣，以趕超世界先進水平。

4 結語

本文對國內工業機器人應用現狀及國產機器人在實際工業應用中面臨的問題進行了簡要的綜述，并詳細介紹了國內工業機器人應用的特點，簡述了國內工業機器人技術研究現狀，最后對工業機器人的研究趨勢作了預測， 智能化作業，高速高精度控制是以后國產機器人的一個總體發展趨勢。

[1]王田苗,陶永.我國工業機器人技術現狀與產業化發展戰略.機械工程學報,2014.5.

[2]孫英飛,羅愛華.我國工業機器人發展研究.科學技術與工程,2012.4.

[3]蔡自興,郭 璠.中國工業機器人發展的若干問題.機器人技術與應用,2013.6.

[4]趙臣,王剛.我國工業機器人產業發展的現狀調研報告.機器人技術與應用,2009.4.

[5]李瑞峰.中國工業機器人產業化發展戰略.航空制造技術,2010.5

[6]曹文祥,馮雪梅.工業機器人研究現狀及發展趨勢.機械制造, 2011.2.

郭紀斌(1984—),男,本科,助理工程師,3D激光打印(粉末燒結)技術及工業機器人應用技術實用性研究。