國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)研究

郭紀(jì)斌

(湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系,湖南長(zhǎng)沙 410200)

國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)研究

郭紀(jì)斌

(湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系,湖南長(zhǎng)沙 410200)

隨著機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展,工業(yè)用機(jī)器人在汽車制造、機(jī)械加工、焊接、搬運(yùn)碼垛、裝配、噴涂等作業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的使用。結(jié)合機(jī)器人技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域使用的情況,在分析國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出我國(guó)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干思考和建議,希望能夠在把握國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人前沿技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)的同時(shí),為我國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供相關(guān)戰(zhàn)略思考與建議。

機(jī)器人 工業(yè)機(jī)器人 智能制造 發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)

1 引言

工業(yè)機(jī)器人誕生于20世紀(jì)60年代，在20世紀(jì)90年代得到了迅速發(fā)展， 是最早產(chǎn)業(yè)化的機(jī)器人技術(shù)。它是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制理論、機(jī)構(gòu)學(xué)理論、信息技術(shù)和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)原理等多學(xué)科技術(shù)而形成的高新技術(shù)，在當(dāng)代是研究十分活躍、應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)是為了適應(yīng)制造業(yè)規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)，解決單調(diào)、重復(fù)的體力勞動(dòng)和提高生產(chǎn)質(zhì)量而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工作業(yè)。在我國(guó)，工業(yè)機(jī)器人的投入使用到現(xiàn)在已經(jīng)有20多年，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)、引進(jìn)到自主開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了我國(guó)工業(yè)制造業(yè)、勘探業(yè)等行業(yè)的發(fā)展。

隨著現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程的加快推進(jìn)，我國(guó)已經(jīng)成為世界所公認(rèn)的制造業(yè)大國(guó)。然而，人口紅利逐漸消失、勞動(dòng)力成本不斷攀升已經(jīng)成為阻礙我國(guó)先進(jìn)工業(yè)制造業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵因素。自2009年以來(lái)，我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)持續(xù)快速增長(zhǎng)，全國(guó)工業(yè)機(jī)器人年均增長(zhǎng)速度超過(guò)40%，截止到目前，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)份額約占全球市場(chǎng)的1/5；以教育教學(xué)、清潔清掃等為代表的服務(wù)型機(jī)器人在國(guó)內(nèi)也逐步進(jìn)入市場(chǎng)。隨著我國(guó)工業(yè)品市場(chǎng)的逐步開(kāi)放，國(guó)內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將面對(duì)來(lái)自國(guó)外先進(jìn)技術(shù)越來(lái)越激烈的競(jìng)爭(zhēng)與沖擊，因此， 掌握目前國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用狀況，，發(fā)展以工業(yè)機(jī)器人為核心的智能制造技術(shù)將成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型的必由之路。

2 國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)發(fā)展迅猛

工業(yè)和信息化部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)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(yè)產(chǎn)值占裝備制造業(yè)比重已超過(guò)10%。其中，以機(jī)器人為主的智能制造業(yè)廣受關(guān)注。在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇的背景下，各國(guó)圍繞科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。而被譽(yù)為制造業(yè)皇冠上的明珠的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，必將帶來(lái)制造業(yè)模式的巨大變革。

據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)，外資企業(yè)在華銷售工業(yè)機(jī)器人總數(shù)量超過(guò)27000臺(tái)，較上年增長(zhǎng)20%。結(jié)合國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2013年中國(guó)市場(chǎng)共銷售工業(yè)機(jī)器人近37000臺(tái)，約占全球銷量的五分之一，總銷量超過(guò)日本，成為全球第一大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)預(yù)測(cè)，不超過(guò)2016年，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人保有量有望超過(guò)13萬(wàn)臺(tái)，同時(shí)也是全球需求最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。

2.2 國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人需向高端突破

雖然近年來(lái)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正在迅速崛起，但是中國(guó)一直沒(méi)有真正形成具有自主品牌并具備一定規(guī)模的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。與全球主要發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度緩慢、核心技術(shù)薄弱、市場(chǎng)份額和附加值較低。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前外資品牌的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品占有中國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額超過(guò)90%。

目前，從機(jī)器人本體到關(guān)鍵零部件，中國(guó)80%～90%的核心部件都需要進(jìn)口。據(jù)了解，目前整個(gè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈主要分為上游關(guān)鍵零部件制造商、中游設(shè)備制造廠和下游行業(yè)應(yīng)用三大塊，國(guó)內(nèi)企業(yè)目前主要集中為系統(tǒng)集成商，實(shí)現(xiàn)下游應(yīng)用，即通過(guò)采購(gòu)國(guó)外的機(jī)器人，根據(jù)需要為下游客戶進(jìn)行相應(yīng)的方案設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)。產(chǎn)業(yè)鏈上游無(wú)國(guó)內(nèi)核心零部件制造商支撐，關(guān)鍵零部件方面仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外企業(yè)，因此長(zhǎng)期受制于人。

因此在巨大的國(guó)內(nèi)制造業(yè)市場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)的機(jī)會(huì)面前，國(guó)內(nèi)企業(yè)要抓住機(jī)遇，刻苦攻關(guān)，早日實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化核心技術(shù)和核心關(guān)鍵零部件供應(yīng)，以在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主動(dòng)。能否率先掌握智能型機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化將是決定我國(guó)自主品牌能否獲得工業(yè)機(jī)器人高端市場(chǎng)的關(guān)鍵所在。

2.3 國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)特點(diǎn)

(1)國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展有力促進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的發(fā)展，自2000年開(kāi)始，我國(guó)汽車行業(yè)進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，作為自動(dòng)化程度高、技術(shù)資金密集型的產(chǎn)業(yè)，汽車行業(yè)的增產(chǎn)擴(kuò)能極大拉動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的需求。

(2)沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)是工業(yè)機(jī)器人的主要市場(chǎng)。我國(guó)工業(yè)機(jī)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(yè)機(jī)器人擁有量占全國(guó)一半以上。

(3)外商獨(dú)資企業(yè)、中外合資企業(yè)是我國(guó)目前工業(yè)機(jī)器人的主要用戶。外商獨(dú)資或中外合資企業(yè)自動(dòng)化程度一般比較高，導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人的需求量相對(duì)較大。

(4)國(guó)內(nèi)一些現(xiàn)代化水平比較高的企業(yè)開(kāi)始越來(lái)越多地應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人。國(guó)內(nèi)一些汽車集團(tuán)如奇瑞、吉利等為了提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，開(kāi)始較多地推廣應(yīng)用焊接工業(yè)機(jī)器人技術(shù)；軍工企業(yè)特別是坦克裝甲車等大型軍品開(kāi)始應(yīng)用焊接機(jī)器人；特種船舶，如液化石油氣運(yùn)輸船舶也開(kāi)始采用焊接機(jī)器人，焊接速度和焊接質(zhì)量得到明顯提高。

(5)人工成本的不斷提高促使工業(yè)機(jī)器人不斷進(jìn)入企業(yè)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，制造業(yè)工人從早期的僅解決溫飽問(wèn)題到現(xiàn)在對(duì)薪資和工作條件提出更高要求，像噴涂、焊接等工作環(huán)境惡劣的崗位將會(huì)被工業(yè)機(jī)器人所代替。

(6)我國(guó)快速增長(zhǎng)的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng)以及巨大的市場(chǎng)潛力吸引了世界著名機(jī)器人生產(chǎn)廠家的目光。目前，我國(guó)進(jìn)口的工業(yè)機(jī)器人主要來(lái)自日本，2004年日本對(duì)華工業(yè)機(jī)器人出口金額占我國(guó)進(jìn)口工業(yè)機(jī)器人金額的一半。中國(guó)是ABB集團(tuán)在全球的第一大市場(chǎng)和意大利機(jī)器人的第一大進(jìn)口國(guó)。

3 國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)

近十年以來(lái)，在“十五”、“十一五”攻關(guān)計(jì)劃和863計(jì)劃等科技計(jì)劃的大力支持下，我國(guó)科技部門有組織、有計(jì)劃地推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，通過(guò)研制、生產(chǎn)、應(yīng)用等多個(gè)層面的不斷探索研究，在技術(shù)攻關(guān)和設(shè)計(jì)水平上有了長(zhǎng)足的進(jìn)步?？偟膩?lái)看，已經(jīng)初步掌握了工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用過(guò)程中的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，能夠生產(chǎn)出部分機(jī)器人的關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出碼垛、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓、弧焊、點(diǎn)焊、噴漆等工業(yè)機(jī)器人。部分相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和創(chuàng)新型企業(yè)已經(jīng)掌握了工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造技術(shù)；工業(yè)機(jī)器人控制、

············驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)；機(jī)器人軟件的設(shè)計(jì)和編程技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)；點(diǎn)焊、弧焊及大型機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線(工作站)與周邊配套設(shè)備的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和制備技術(shù)等，其中某些關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人在世界工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域已占有一席之地。

國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人在“七五”、“九五”、“十五”期間研究取得了較大進(jìn)展，我國(guó)在關(guān)鍵技術(shù)上也已有所突破，但還缺乏整體核心技術(shù)的突破。雖然工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用遍及各行各業(yè)，但進(jìn)口機(jī)器人占了絕大多數(shù)。工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，中國(guó)裝備制造業(yè)面臨著與國(guó)際接軌、參與國(guó)際分工的巨大挑戰(zhàn)，加快推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)是使我國(guó)從制造業(yè)大國(guó)走向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的重要手段和途徑。綜合國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人研究和應(yīng)用現(xiàn)狀分析，工業(yè)機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)正在向超智能化、模塊化、系統(tǒng)化、微型化、多功能化及高性能、自診斷、自修復(fù)趨勢(shì)發(fā)展，以適應(yīng)多樣化、個(gè)性化的需求，向更大更寬廣的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。未來(lái)幾年，國(guó)內(nèi)機(jī)器人研究人員應(yīng)重點(diǎn)研究工業(yè)機(jī)器人智能化體系結(jié)構(gòu)，智能化作業(yè)，高速高精度控制，形成新一代智能化工業(yè)機(jī)器人的核心關(guān)鍵技術(shù)體系，并在相關(guān)行業(yè)部門開(kāi)展應(yīng)用示范和推廣，以趕超世界先進(jìn)水平。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀及國(guó)產(chǎn)機(jī)器人在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中面臨的問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)要的綜述，并詳細(xì)介紹了國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的特點(diǎn)，簡(jiǎn)述了國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)研究現(xiàn)狀，最后對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研究趨勢(shì)作了預(yù)測(cè)， 智能化作業(yè)，高速高精度控制是以后國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的一個(gè)總體發(fā)展趨勢(shì)。

[1]王田苗,陶永.我國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略.機(jī)械工程學(xué)報(bào),2014.5.

[2]孫英飛,羅愛(ài)華.我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展研究.科學(xué)技術(shù)與工程,2012.4.

[3]蔡自興,郭 璠.中國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的若干問(wèn)題.機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用,2013.6.

[4]趙臣,王剛.我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀調(diào)研報(bào)告.機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用,2009.4.

[5]李瑞峰.中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略.航空制造技術(shù),2010.5

[6]曹文祥,馮雪梅.工業(yè)機(jī)器人研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).機(jī)械制造, 2011.2.

郭紀(jì)斌(1984—),男,本科,助理工程師,3D激光打印(粉末燒結(jié))技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)實(shí)用性研究。