工業(yè)機(jī)器人　擁抱新機(jī)遇

李貞

在上海的一家汽車制造工廠里，十幾臺(tái)機(jī)械手臂在流水線兩側(cè)有規(guī)律地上下?lián)]舞，輕松地完成著焊接工作。

在北京的一處現(xiàn)代化物流倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，機(jī)械臂不停地為傳送帶上的商品貼好條形碼，并將其分揀入庫(kù)。

甚至在太空，也有機(jī)械臂的身影——去年7月，中國(guó)空間站核心艙機(jī)械臂首次托舉航天員到指定位置圓滿完成出艙操作，抬升天和核心艙艙外全景相機(jī)的位置，并驗(yàn)證了機(jī)械臂的大范圍轉(zhuǎn)移能力。

這些應(yīng)用于各領(lǐng)域，能完成或是繁重、枯燥，或是高難度、高精度工作的多關(guān)節(jié)機(jī)械手，就是工業(yè)機(jī)器人。

如今，中國(guó)已經(jīng)連續(xù)8年成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)國(guó)。去年底，《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》印發(fā)，“到2025年成為全球機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新策源地、高端制造集聚地和集成應(yīng)用新高地”，成為中國(guó)“十四五”時(shí)期機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新目標(biāo)。中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正在擁抱發(fā)展新機(jī)遇。

機(jī)器人被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。當(dāng)前，中國(guó)已經(jīng)成為支撐世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一支重要力量。

工信部數(shù)據(jù)顯示，“十三五”期間，中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)和產(chǎn)品均實(shí)現(xiàn)突破。從規(guī)模上看，2020年機(jī)器人產(chǎn)業(yè)營(yíng)業(yè)收入首次突破1000億元。“十三五”期間，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量從7.2萬(wàn)套增長(zhǎng)到21.2萬(wàn)套，年均增長(zhǎng)31%。從技術(shù)和產(chǎn)品上看，精密減速器、高性能伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、智能控制器、智能一體化關(guān)節(jié)等關(guān)鍵技術(shù)和部件加快突破、創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，整機(jī)性能大幅提升、功能愈加豐富，產(chǎn)品質(zhì)量日益優(yōu)化。行業(yè)應(yīng)用也在深入拓展。例如，工業(yè)機(jī)器人已在汽車、電子、冶金、輕工、石化、醫(yī)藥等52個(gè)行業(yè)大類、143個(gè)行業(yè)中類廣泛應(yīng)用。

“‘十三五’期間，通過(guò)持續(xù)創(chuàng)新、深化應(yīng)用，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)良好發(fā)展勢(shì)頭?！惫ば挪垦b備工業(yè)一司司長(zhǎng)王衛(wèi)明介紹，中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已基本形成了從零部件到整機(jī)再到集成應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈體系，核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件創(chuàng)新有序推進(jìn)，整機(jī)研發(fā)及批量制造能力不斷增強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)變能力和協(xié)同發(fā)展能力持續(xù)提升。

但與此同時(shí)，王衛(wèi)明也指出，與國(guó)外先進(jìn)水平相比，中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)仍存在一定差距，比如技術(shù)積累不足，原創(chuàng)性研究、理論研究、正向設(shè)計(jì)能力欠缺;產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，關(guān)鍵零部件質(zhì)量穩(wěn)定性、可靠性等還不能滿足高性能整機(jī)的需求;高速、高精、重載等高性能整機(jī)產(chǎn)品供給缺乏等。

具體到工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，國(guó)內(nèi)品牌仍呈追趕態(tài)勢(shì)。根據(jù)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年度占據(jù)國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)份額前幾位的仍是國(guó)外品牌。

盡管面前差距不小，但近年來(lái)，已有眾多國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人品牌迅速崛起，奮力直追。

總部位于江蘇南京的埃斯頓自動(dòng)化集團(tuán)，是擁有完全自主核心技術(shù)的國(guó)產(chǎn)機(jī)器人上市企業(yè)之一，其工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品銷量已穩(wěn)居國(guó)產(chǎn)品牌前列。

埃斯頓技術(shù)總監(jiān)錢巍告訴記者，近年來(lái)，該公司走的是一條“通用+細(xì)分”的市場(chǎng)發(fā)展路線?！耙环矫?，以通用市場(chǎng)形成規(guī)模，可以快速搶占市場(chǎng)份額，同時(shí)也能進(jìn)一步帶動(dòng)毛利率的上升。另一方面，公司充分利用自主核心部件、成本、質(zhì)量和定制的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，拓展機(jī)器人細(xì)分市場(chǎng)，結(jié)合行業(yè)工藝和使用特點(diǎn)，定制開發(fā)專用機(jī)器人產(chǎn)品，使其比通用機(jī)器人效率更高、成本更低、使用更簡(jiǎn)便，從而獲取高回報(bào)，獲得更多的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)與利潤(rùn)空間?！?/p>

在這一策略下，埃斯頓工業(yè)機(jī)器人在下游行業(yè)覆蓋廣泛，包括鋰電、光伏等新興行業(yè)以及焊接等應(yīng)用領(lǐng)域，與隆基股份、三一重工、海爾集團(tuán)和一些新興行業(yè)的龍頭企業(yè)，都建立了長(zhǎng)期穩(wěn)定的合作關(guān)系?！肮緯?huì)主動(dòng)選擇下游行業(yè)，如果預(yù)判某些行業(yè)發(fā)展放緩，會(huì)在資源投入上做出相應(yīng)調(diào)整，分散一定的行業(yè)周期性風(fēng)險(xiǎn)?！卞X巍說(shuō)。

另一家更年輕的國(guó)產(chǎn)機(jī)器人企業(yè)珞石機(jī)器人，成立還不到7年，但發(fā)展勢(shì)頭正勁。去年，該企業(yè)山東分公司入選工信部第三批專精特新“小巨人”企業(yè)名單;今年，其北京公司也榮獲北京市2021年度第二批專精特新“小巨人”企業(yè)認(rèn)定。

在珞石機(jī)器人聯(lián)合創(chuàng)始人韓峰濤看來(lái)，國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人要在國(guó)外產(chǎn)品的領(lǐng)先態(tài)勢(shì)中尋求突圍，也有一定的優(yōu)勢(shì)。“中國(guó)擁有全球機(jī)器人最大市場(chǎng)，而且增速快、潛力大，國(guó)外產(chǎn)品要贏得國(guó)內(nèi)市場(chǎng)必須要先做好本土化工作。而國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人制造者顯然離中國(guó)的企業(yè)更近，更容易深入了解企業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求，也更利于堅(jiān)持本土化、本地化策略?！?/p>

韓峰濤還告訴記者，因?yàn)闄C(jī)器人產(chǎn)業(yè)科技含量水平高，技術(shù)研發(fā)需求大，所以對(duì)新興企業(yè)來(lái)說(shuō)，堅(jiān)持長(zhǎng)期的研發(fā)投入十分重要?！皣?guó)際領(lǐng)先的機(jī)器人企業(yè)都有著幾十年的技術(shù)積累，我們還需要在追趕中去補(bǔ)足。所以機(jī)器人企業(yè)不能只關(guān)注短期利益，要在技術(shù)布局上具有前瞻性，才能在未來(lái)取得長(zhǎng)足發(fā)展。”

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器人智能化也在多維升級(jí)。

據(jù)中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟執(zhí)行理事長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)宋曉剛介紹，當(dāng)前國(guó)際領(lǐng)先的機(jī)器人技術(shù)呈現(xiàn)諸多新特點(diǎn)。

比如，從單一感知向全域感知提升。六維力傳感器、激光雷達(dá)、三維視覺傳感器等機(jī)器人專用傳感器的大量應(yīng)用，讓機(jī)器人對(duì)周邊環(huán)境的感知更加全面。再有，從感知智能向認(rèn)知智能升級(jí)。例如基于深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)，能夠訓(xùn)練機(jī)器人適應(yīng)不同的運(yùn)行環(huán)境，并實(shí)時(shí)作出應(yīng)變決策。此外，還有從單機(jī)智能向集群智能演進(jìn)、從圍欄操作向人機(jī)協(xié)作躍遷等特征?！安ㄊ款D動(dòng)力公司的仿人機(jī)器人、機(jī)器狗匯聚在一起，可以演出一套協(xié)調(diào)優(yōu)美的舞蹈。發(fā)那科公司推出10公斤負(fù)載新型協(xié)作機(jī)器人，能與工人共享工作空間，針對(duì)小型部件的搬運(yùn)、裝配等應(yīng)用需求，提供精準(zhǔn)、靈活、安全的人機(jī)協(xié)作方案?！彼螘詣偱e例稱。

技術(shù)更迭日新月異，在這樣的背景下，國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人必須加緊提升產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力。

《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》部署的主要任務(wù)中，首要一項(xiàng)就是“提高產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力”。其中指出，要加強(qiáng)核心技術(shù)攻關(guān)，突破機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)、操作系統(tǒng)等共性技術(shù)，研發(fā)仿生感知與認(rèn)知、生機(jī)電融合等前沿技術(shù)，推進(jìn)人工智能、5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)與機(jī)器人技術(shù)的融合應(yīng)用。建立健全創(chuàng)新體系，推動(dòng)重點(diǎn)研發(fā)機(jī)構(gòu)加強(qiáng)技術(shù)研究和成果轉(zhuǎn)化，鼓勵(lì)骨干企業(yè)協(xié)同推動(dòng)軟硬件系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，支持企業(yè)加強(qiáng)技術(shù)中心建設(shè)。

不同的企業(yè)在自主創(chuàng)新道路上正積極探索合適的路徑。

據(jù)韓峰濤介紹，珞石機(jī)器人自主研發(fā)的軟件控制系統(tǒng)xCore是目前國(guó)產(chǎn)控制系統(tǒng)中的佼佼者?！斑@是一個(gè)底層系統(tǒng)。機(jī)器人怎么工作、如何感知，今后怎樣增加視覺、觸覺以及進(jìn)行不同的任務(wù)學(xué)習(xí)，這所有的控制都可以集成在軟件當(dāng)中?！?/p>

借助xCore系統(tǒng)，珞石機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)機(jī)器人和柔性協(xié)作機(jī)器人的同時(shí)控制，這在業(yè)界還是首創(chuàng)?！耙话愕墓I(yè)機(jī)器人是在封閉的車間進(jìn)行自動(dòng)作業(yè)。協(xié)作機(jī)器人是能和人協(xié)同作業(yè)，在共同的工作空間中有近距離直接接觸。柔性協(xié)作機(jī)器人又在協(xié)作機(jī)器人的基礎(chǔ)上，增加了豐富的力與視覺傳感器?！表n峰濤表示，由珞石機(jī)器人生產(chǎn)的柔性協(xié)作機(jī)器人，每個(gè)關(guān)節(jié)處都配置了高精度扭矩傳感器，最大程度復(fù)現(xiàn)了人類手臂般的靈活運(yùn)動(dòng)，能夠完成更多復(fù)雜的、高精度的工作。

過(guò)去，工業(yè)機(jī)器人核心零部件持續(xù)依賴進(jìn)口，只有扭轉(zhuǎn)這一局面才能真正提升國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的研發(fā)能力。為此，多年來(lái)，埃斯頓致力于將自主創(chuàng)新深入至工業(yè)機(jī)器人制造全產(chǎn)業(yè)鏈。

“公司基于高度自主的核心部件技術(shù)積累了優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)鍵零部件的自主研發(fā)，如控制器、伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器和部分減速機(jī)等?！辈稍L中，錢巍向記者介紹了該公司多項(xiàng)代表性成果，如高性能串聯(lián)六關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)，機(jī)器人智能化功能實(shí)現(xiàn)等?！鞍Ｋ诡D已經(jīng)把工業(yè)機(jī)器人最核心的控制器及控制算法，提升到一定的高度，使國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人在節(jié)拍、精度等方面達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平?！?/p>

“埃斯頓堅(jiān)持走自主創(chuàng)新的技術(shù)道路，研發(fā)投入占比保持在營(yíng)收的10%左右?！卞X巍表示，現(xiàn)在公司機(jī)器人核心部件自主化率已達(dá)到80%以上。

針對(duì)更多國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)的創(chuàng)新研發(fā)，宋曉剛提出建議，一方面要聚焦產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，突破機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)、操作系統(tǒng)等共性技術(shù);另一方面要鼓勵(lì)骨干企業(yè)聯(lián)合開展機(jī)器人協(xié)同研發(fā)，推動(dòng)軟硬件系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，提高新產(chǎn)品研發(fā)效率。

《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出“十四五”時(shí)期發(fā)展目標(biāo)是“到2025年，我國(guó)成為全球機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新策源地、高端制造集聚地和集成應(yīng)用新高地”。具體包括：一批機(jī)器人核心技術(shù)和高端產(chǎn)品取得突破，整機(jī)綜合指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，關(guān)鍵零部件性能和可靠性達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平;機(jī)器人產(chǎn)業(yè)營(yíng)業(yè)收入年均增速超過(guò)20%;形成一批具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的領(lǐng)軍企業(yè)及一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、成長(zhǎng)性好的專精特新“小巨人”企業(yè)，建成3—5個(gè)有國(guó)際影響力的產(chǎn)業(yè)集群;制造業(yè)機(jī)器人密度實(shí)現(xiàn)翻番。到2035年，中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)綜合實(shí)力達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，機(jī)器人成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活、社會(huì)治理的重要組成。

可見，國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人最終要瞄準(zhǔn)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。

為實(shí)現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)，吸引海內(nèi)外人才、吸收國(guó)際領(lǐng)先經(jīng)驗(yàn)，是國(guó)產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該具備的視野;跨國(guó)并購(gòu)也是打造全球產(chǎn)業(yè)鏈的可行路徑。

近年來(lái)，埃斯頓就已先后收購(gòu)、控股及入股了多家海外企業(yè)，快速打通了全產(chǎn)業(yè)鏈，并形成一定規(guī)模。埃斯頓還建立起歐洲研發(fā)中心。錢巍表示：“公司大力吸引國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀人才，已擁有來(lái)自美國(guó)、日本、英國(guó)、德國(guó)、意大利等國(guó)家的智能核心控制部件及解決方案，建立了機(jī)器人和智能制造方面的技術(shù)專家支持團(tuán)隊(duì)，著力構(gòu)建具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的全球研發(fā)布局和多層級(jí)研發(fā)體系?！?/p>

珞石機(jī)器人也在去年開始了全球化策略，在日本成立了研發(fā)中心，積極吸收國(guó)際先進(jìn)技術(shù)。韓峰濤說(shuō)：“未來(lái)會(huì)加快全球研發(fā)布局，計(jì)劃在歐洲也成立研發(fā)中心，以期到2025年，在技術(shù)能力上追趕至國(guó)際一線水平?！?/p>

在“十四五”時(shí)期，國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人會(huì)拓展到哪些應(yīng)用領(lǐng)域，又將為中國(guó)制造帶來(lái)怎樣的改變？

宋曉剛指出，“十四五”時(shí)期，工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)研制面向汽車、航空航天、軌道交通等領(lǐng)域的高精度、高可靠性的焊接機(jī)器人，面向半導(dǎo)體行業(yè)的自動(dòng)搬運(yùn)、智能移動(dòng)與存儲(chǔ)等真空（潔凈）機(jī)器人，具備防爆功能的民爆物品生產(chǎn)機(jī)器人，AGV、無(wú)人叉車，分揀、包裝等物流機(jī)器人，面向3C、汽車零部件等領(lǐng)域的大負(fù)載、輕型、柔性、雙臂、移動(dòng)等協(xié)作機(jī)器人，可在工作區(qū)域內(nèi)任意位置移動(dòng)、姿態(tài)可達(dá)、有靈活操作能力的移動(dòng)操作機(jī)器人。

韓峰濤認(rèn)為，鑒于工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)較為高端，其升級(jí)發(fā)展必然會(huì)培養(yǎng)出大批高端技術(shù)人才?！爱?dāng)工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用在制造業(yè)中，相關(guān)人才和技術(shù)也會(huì)隨之外溢到全產(chǎn)業(yè)鏈條中。屆時(shí)，中國(guó)制造整體的自動(dòng)化、信息化水平都會(huì)得到大幅提升?！?/p>