工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)狀及未來展望

文/楊粵東

針對機(jī)器人來說，有關(guān)其分類，在國際上和國內(nèi)的劃分標(biāo)準(zhǔn)是不同的，國際上，將機(jī)器人劃分為工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人；而在我國，結(jié)合特殊的社會公共安全環(huán)境，對于特種機(jī)器人的需求突出，因此將其添加到機(jī)器人的分類中。本文主要以工業(yè)機(jī)器人為例，分析當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀及生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的企業(yè)的布局，著重對我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展過程中存在的問題及未來發(fā)展趨勢進(jìn)行分析，期望能夠為相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員提供理論參考。

1 工業(yè)機(jī)器人理論概述

1.1 定義

工業(yè)機(jī)器人從理論定義上分析，其是一種多自由度的機(jī)械裝備，與自動化技術(shù)相互關(guān)聯(lián)，能夠依靠自身的動力控制動作及方向，同時也可以受人指揮，可進(jìn)行程序編排，屬于能夠自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝備。

1.2 工業(yè)機(jī)器人分類

工業(yè)機(jī)器人的分類眾多，基本可以分為按應(yīng)用領(lǐng)域（焊接工業(yè)機(jī)器人、裝配工業(yè)機(jī)器人、噴漆工業(yè)機(jī)器人等）；按運動的坐標(biāo)形式（關(guān)節(jié)式、圓柱式、直角坐標(biāo)式三大類）；按驅(qū)動的方式分為（液壓、氣動和電動）；按照輸入的程序及信息可分為（示教輸入和編程輸入）。

1.3 工業(yè)機(jī)器人發(fā)展階段

目前看，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展階段可分為四個，從上世紀(jì)的四十到五十年代，一直到本世紀(jì)現(xiàn)階段。整個的經(jīng)歷過程分析如下：

（1）工業(yè)機(jī)器人萌芽階段：主要由美國，在1954年生產(chǎn)的第一臺可編程的機(jī)器人為開端，其研發(fā)的機(jī)器人開始有了雛形。

（2）工業(yè)機(jī)器人初級發(fā)展階段：主要在20世紀(jì)60-70年代，由于世界的工業(yè)基礎(chǔ)不好，使得以日本和德國為代表的工業(yè)大國，勞動力資源不足，出現(xiàn)了重復(fù)性作業(yè)的需求。

（3）快速發(fā)展階段：主要以計算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)為主，將兩項技術(shù)應(yīng)用到機(jī)器人技術(shù)中，讓機(jī)器人有了感知，感應(yīng)能力更強(qiáng)。

（4）智能化發(fā)展階段。此發(fā)展階段主要是依據(jù)制造業(yè)和工業(yè)自動化技術(shù)的升級，人的工作由機(jī)器人代替，使得機(jī)器人具備了邏輯思維能力。

2 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 從全球角度看

2.1.1 從全球機(jī)器人結(jié)構(gòu)看

2017年，全球機(jī)器人市場的規(guī)模已經(jīng)達(dá)到234.3億美元，并且在2013-2018年，逐步上升，且平均增長率達(dá)到15.1%。其中，工業(yè)機(jī)器人在其中占據(jù)的比例過半，從中可以看出，全球機(jī)器人發(fā)展中，工業(yè)機(jī)器人的需求最多。如圖1所示。

圖1：2018年全球機(jī)器人市場結(jié)構(gòu)分布

2.1.2 從全球工業(yè)機(jī)器人的布局看

由相關(guān)數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計顯示，2017年，全球的工業(yè)機(jī)器人銷售額突破100億元大關(guān)，達(dá)到154億美元，其中，亞洲的銷售量明顯多于歐洲和北美地區(qū)，其中中國、韓國、日本、美國和德國等地的銷售額占據(jù)全球銷售額的3/4，而亞洲也成為世界上工業(yè)機(jī)器人市場份額最大的區(qū)域。

此外，從工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域來看，在汽車、電子信息、金屬、機(jī)械及食品行業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛，其使用量占比達(dá)到80%，而在汽車和電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的占比最大。

2.2 我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀

首先，從我國現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人支持政策上看，從國家層面，相繼出臺了《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020）》、《工業(yè)機(jī)器人行業(yè)規(guī)范管理實施辦法》等相關(guān)條例，明確了未來幾年，工業(yè)機(jī)器人在我國的發(fā)展趨勢及其應(yīng)用市場相關(guān)規(guī)范。以京津冀、長三角和珠三角等地區(qū)為主要的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)和銷售功能區(qū)，實現(xiàn)特色發(fā)展，放眼世界，助力地區(qū)經(jīng)濟(jì)。

例如，在京津冀地區(qū)，主要以北京、天津和河北地區(qū)為首，分別在2017年8月-2018年4月，制定了一系列有關(guān)當(dāng)?shù)貐^(qū)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的規(guī)劃或者實施方案，例如《北京市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展路線圖》、《河北省加快智能制造發(fā)展行動方案》等，為工業(yè)機(jī)器人在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的應(yīng)用規(guī)劃，奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。在長三角和珠三角地區(qū)也都相繼出臺了有關(guān)促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)和市場拓展及應(yīng)用的相關(guān)政策法規(guī)，具有一定的政策導(dǎo)向。

從國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人整體市場布局分析。2017年至今，工業(yè)機(jī)器人在服務(wù)、特種領(lǐng)域市場中分別占據(jù)較大的使用份額，由于市場的開放性、包容性發(fā)展，使得未來幾年的工業(yè)機(jī)器人的需求會持續(xù)上升。從我國的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)銷量上分析，2017年至今，工業(yè)機(jī)器人在我國的產(chǎn)銷量也持續(xù)上升，由2017年的13萬套，增值2018年的14.6萬套，相比增長36%，并保持持續(xù)增長的態(tài)勢。

在工業(yè)機(jī)器人的核心零部件的研發(fā)技術(shù)水平上看，針對控制器、伺服電機(jī)等主要的工業(yè)機(jī)器人零部件的研發(fā)技術(shù)，目前我國對此部件的研發(fā)控制主要集中在本體和集成端，其研發(fā)和生產(chǎn)成本占據(jù)工業(yè)機(jī)器人整體的60%以上，從實際的研發(fā)現(xiàn)狀看，主要的零部件還是依靠進(jìn)口。由于核心零部件的研發(fā)技術(shù)水平不夠，因此也使得工業(yè)機(jī)器人整體的成本升高，加上與國際領(lǐng)先水平有一定的差距，因此導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)效率及使用功能仍受到一定技術(shù)制約。

從我國工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)布局看，主要以京津冀、長三角和珠三角為主，此外在東北地區(qū)、西部地區(qū)也分布了較多的機(jī)器人生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)集群，形成了各地區(qū)協(xié)同合作，穩(wěn)步推進(jìn)的產(chǎn)業(yè)布局。例如，香河機(jī)器人小鎮(zhèn)。其位于京津冀地區(qū)“一小時經(jīng)濟(jì)圈”的黃金節(jié)點位置，成立于2014年，重點開展的是機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)和零部件的生產(chǎn)工作，形成了“保姆式”的服務(wù)體系，為完善工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)效率，搭建工業(yè)自動化的生產(chǎn)平臺提供了保障作用。

3 我國工業(yè)機(jī)器人未來發(fā)展趨勢

3.1 工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)及使用性價比成為重要發(fā)展方向

隨著工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的領(lǐng)域逐漸增多，加上產(chǎn)業(yè)布局及競爭力的加強(qiáng)，使得工業(yè)機(jī)器人的使用性能逐步增加，但是生產(chǎn)與銷售、使用之間的性價比持續(xù)下降，已經(jīng)成為影響工業(yè)機(jī)器人市場競爭的關(guān)鍵部分。現(xiàn)階段，隨著單體工業(yè)機(jī)器人的大量生產(chǎn)及使用功能的持續(xù)上升，使得機(jī)器人的產(chǎn)品轉(zhuǎn)型效率及使用功能逐步上升，云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)領(lǐng)域的融合，為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。例如湯臣倍健使用的機(jī)器人裝禮盒、裝箱、碼跺成品，AGV輸送，機(jī)器人分檢成品等工作；大大的減輕的人工的勞動強(qiáng)度。

3.2 零部件市場需求拓寬

當(dāng)前，我國在工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)的零部件中難以達(dá)到自產(chǎn)自銷的階段，尤其是在其核心組件的研發(fā)技術(shù)上，難以實現(xiàn)突破，因此，為降低工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)成本，提高工業(yè)機(jī)器人的使用功能，應(yīng)逐步的將研發(fā)技術(shù)面向RV減速器、高精度伺服技術(shù)等，逐步的降低控制器等核心組建在領(lǐng)域生產(chǎn)中的分散局面，進(jìn)一步的推進(jìn)核心零部件的創(chuàng)新研發(fā)與應(yīng)用。

3.3 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用市場更加廣泛

在國家相關(guān)政策的引導(dǎo)下，新興產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之間的升級成為工業(yè)機(jī)器人未來發(fā)展的主要方向，如新能源鋰電池和制藥、保健品行業(yè)等，但是在汽車行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展中，由于其自動化技術(shù)的滲透，汽車行業(yè)將成為工業(yè)機(jī)器人最大的市場開發(fā)需求。

3.4 工業(yè)機(jī)器人的使用及專業(yè)維修人才需求增加

工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)如今的熱爆，我們遇到的瓶頸并不是技術(shù)的短缺，而是工業(yè)機(jī)器技術(shù)人才的嚴(yán)重缺失，如果人才短缺問題不能有效解決，工業(yè)機(jī)器現(xiàn)有的發(fā)展成果和未來的發(fā)展?jié)摿?；都將遭受重大威脅。到2020年，我國工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用人數(shù)量將會達(dá)到100萬臺左右，與此同時，相應(yīng)工業(yè)機(jī)器人操作工程師、維護(hù)工程師、系統(tǒng)集成工程師等工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用人才缺口將會嚴(yán)重拖慢我國智能制造發(fā)展進(jìn)程；只有系統(tǒng)進(jìn)行培養(yǎng)機(jī)器人專業(yè)人才，才能更好的護(hù)助智能制造發(fā)展。

4 結(jié)束語

綜上所述，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展應(yīng)適應(yīng)時代進(jìn)步的需求，同時應(yīng)結(jié)合我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀，逐步與國際的高精端技術(shù)相互借鑒，不斷進(jìn)行創(chuàng)新，滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。本文以國內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀為重點，分析了當(dāng)前我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的整體水平，并對其中的缺陷進(jìn)行了分析，提出未來發(fā)展的方向，供相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員參考。