后疫情時期工業機器人發展趨勢研究

陸 琦

（無錫市科技創新服務中心，江蘇 無錫 214000）

1 工業機器應用及產業鏈

據國際機器人聯合會（International Federation of Robotics）統計數據，2019 年，全球工業機器人銷量為37.3 萬臺，增速較2018 年有所放慢，但銷量仍處于高位，是有史以來第三高的銷量[2]。

1.1 工業機器人的應用

目前，工業機器人的應用主要集中在一些特定的行業。 汽車、3C、金屬制品、塑料化工和食品共五個行業是目前工業機器人應用最多的領域，IFR 最新統計數據顯示， 汽車行業占全球工業機器人安裝總量的30%，3C 行業占25%， 金屬和機械行業占比10%，塑料及化工行業占比5%，食品和飲料行業占比3%。 隨著人工成本上升、工業自動化水平提高，工業機器人用途不斷增加，運用領域也不斷擴大。

1.2 工業機器人產業鏈

工業機器人產業發展至今，已形成較為完整的產業鏈。 產業鏈上游包括控制器、伺服電機和減速器三個部分，是工業機器人產業鏈最核心的部件；產業鏈中游是本體制造；下游是系統集成，主要集中在汽車制造和3C 電子行業。

2 工業機器人產業發展現狀

2.1 市場規模

2014 至2019 年，全球工業機器人年安裝量平均增長率為13%。 2019 年， 全球工業機器人市場規模159.0 億美元。 其中， 亞洲是工業機器人最強大的市場，銷售額104.8 億美元，歐洲、北美地區銷售額分別為28.6 億美元和19.8 億美元。 中國、日本、美國和韓國和德國為工業機器人五個主要市場，2019 年全球3/4 的工業機器人安裝在以上5 個國家。

2.2 工業機器人保有量

2019 年，全球工業機器人保有量為270 萬臺，亞洲市場以12%的增速領先其他地區。中國保有量居第一，達78.3 萬臺；日本以35.5 萬臺位居第二；其次是印度2.63 萬臺。

2.3 日歐美三分天下，韓國后發的競爭格局

日本的工業機器人產業已成為全球領導者。世界四大機器人企業巨頭中，日本的發那科和安川電機獨占其二。同時，日本在精密減速機、伺服電機等一些關鍵零部件方面技術優勢明顯。

歐洲有著雄厚的工業基礎，德國庫卡、瑞士ABB在世界機器人四大企業中各占一席。德國以智能工廠為重心的 “工業4.0 計劃”、 英國的官方機器人戰略“RAS2020”以及法國的“機器人發展計劃”，彰顯了各國占領機器人產業制高點的決心。

美國于2011 年6 月推出“先進制造伙伴計劃”，明確要通過發展機器人重振制造業。 與其他國家相比，美國工業機器人技術具有全面、先進、適應性強的特點，在系統集成領域方面有較大優勢。

韓國機器人產業發展迅猛，已成為世界范圍內強勁的新生力量。 值得一提的是，韓國制造業每萬名產業工人所擁有的工業機器人數量高達855 臺。

2.4 我國工業機器人行業發展情況

我國工業機器人發展近40 年來， 在經濟結構轉型、政策大力支持等因素驅動下，產業持續高速發展。2002 年開始，我國的機器人銷量進入高速增長階段；自2013 年起，我國成為全球最大的工業機器人市場，自主品牌在國內市場份額不斷攀升。 2018 年和2019年受宏觀經濟下滑和中美貿易摩擦的影響，工業機器人銷量呈負增長， 分別為15.4 萬臺和14.05 萬臺；2020 年受疫情影響，國內汽車、電子等工業機器人下游行業發展受限，對工業機器人的需求增速放緩。

3 新的國際形勢和疫情帶來的影響

3.1 全球經濟處于低增長階段

2018 至2019 年，全球經濟整體處于低位徘徊狀態，全球機器人安裝量較2018 年下降了12%，這主要反映在汽車、電氣/電子兩大主要行業，其中汽車工業是工業機器人最大的客戶行業。美日等國為加速本國制造業回流，大力呼吁在外企業撤回本國，以提高本國就業率，改善當地經濟環境。

3.2 貿易保護主義帶來的危機

由于我國在控制器、伺服電機、減速機等核心器件的自主供應能力仍然偏低，個別國家的貿易保護主義導致生產所需的核心器件短缺。 另外，在工業機器人大量應用的汽車行業， 由于零部件供應鏈的風險，企業無法全力生產，這對我國工業機器人產業帶來不利影響。 同時，國外工業機器人供應商也受到了我國汽車行業業務下滑的影響。

3.3 新冠肺炎疫情帶來的影響

全球來看，新冠肺炎疫情的蔓延對全球經濟的影響還不能完全評估，目前人們只能適應“新常態”，短期內工業機器人行業不太可能出現大規模訂單帶來的重大刺激。我國在2020 年第二季度開始復蘇，工業機器人在多個制造領域的應用得到了加強。

4 工業機器人行業發展趨勢

國際機器人聯合會主席米爾頓·蓋里（Milton Guerry）表示：新冠肺炎疫情的全球蔓延短期內造成行業的大幅收縮運行。 中長期來看，這場危機將成為全球機器人產業增長的助推器。 據他預測，工業機器人產業有望在2021 年得到復蘇，但可能要到2022 年或2023 年才能達到危機前的水平。

4.1 行業發展趨勢

持續至今的新冠肺炎疫情已對2020 年全球經濟產生了負面影響，但也為今后工業生產走向現代化和數字化提供了機會。 IFR 建議讓機器人變得更簡便化、數字化和協作化。

一是便于安裝和操作，使其作業于更廣泛的制造領域，讓更多的中小企業也能利用工業機器人來提高生產效率；二是利用大數據、物聯網等數字化平臺資源，利用人工智能技術進一步提高工業機器人智能化水平，讓工業機器人變得更“聰明”。第三，人與機器人協作的應用正在興起。隨著越來越多的供應商提供不同功能的人機協作工業機器人，它們的應用范圍正在擴大。 在2019 年安裝的37.3 萬臺工業機器人中，人機協作機器人市場份額達到4.8%；雖處于起步階段，但這個市場增長迅速，2015 年至2019 年， 協作機器人的應用增長了10 倍。

4.2 技術發展趨勢

后疫情時期的經濟恢復將進一步加速工業機器人技術的應用，因此，最大限度地利用這些技術提供的機會非常重要。 不難預見，物聯網、5G、人工智能技術和工業機器人的深度融合將帶來前所未有的多領域跨行業合作，讓未來的工業機器人更智能化、微型化、模塊化，把更多的人從煩瑣的工作中解放出來。

多傳感器融合技術。與控制理論、信號處理、人工智能、概率和統計相結合，幫助工業機器人完成復雜、動態的作業任務。

導航與定位。 賦予工業機器人精確、快速的自主導航能力；通過機器學習和數據分析，對作業路徑進行檢測、識別和規劃。

機器人視覺。涉及人工智能、計算機科學、模式識別等學科， 通過視覺光源控制器和圖像處理系統，從客觀事物中提取信息，對任務進行穩定可靠的識別和處理。

智能控制技術。有別于傳統機器人簡單的程序化操作，智能控制技術賦予機器人在復雜場景下，高效處理空間、位置等需要多種感知后作出反應的能力。

人機接口技術。人機接口技術的深化是實現人機協作配合的必然途徑， 提供多媒介的人機智能接口，在系統運行中實現人機智能結合、人機協同工作。

5 結論

目前， 我國的新冠肺炎疫情得到了有效控制，經濟恢復與發展領先全球， 但國際上仍存在不確定因素。未來，更簡便化、數字化和協作化的工業機器人將得到廣泛應用；技術方面，對傳感器融合、導航與定位、機器人視覺、智能控制、人機接口等技術的進一步研發將是深耕工業機器人產業的首要任務。