湖北省工業機器人產業化發展技術路線圖設計*

張紅霞，徐會波，聶晶晶

（武漢商學院機電工程與汽車服務學院，湖北武漢 430056）

湖北省工業機器人產業化發展技術路線圖設計*

張紅霞，徐會波，聶晶晶

（武漢商學院機電工程與汽車服務學院，湖北武漢 430056）

通過對湖北省工業機器人優勢競爭力的分析，結合湖北區域經濟特點，設計了湖北省工業機器人產業發展路線圖；并對工業機器人關鍵技術和相關企業優勢產品進行了分析研究，設計了湖北省工業機器人關鍵技術突破路線圖，對湖北地區工業機器人技術發展和產業化發展節點及趨勢進行了預測。

工業機器人；產業化，技術路線圖

0 引言

我國工業機器人市場需求旺盛，以每年約30%的速度增長，年需求量在2萬～3萬臺套，大力發展機器人產業成為各地政府近幾年的工作重點。工業機器人的發展又站在了一個新的起點。隨著我國產業的逐步轉型升級，以工業機器人為代表的智能裝備將實現爆發式增長[1-3]。機器人的技術水平不斷提高，應用范圍越來越廣，對機器人的研究具有十分重大的科研價值與實用價值，它可以推動人工智能、計算機圖形學、機械設計及自動控制等相關學科的發展。

1 技術路線圖

目前，技術路線圖(Technology road mapping)已成為一些發達國家的技術前瞻、研發和管理中廣泛應用的一個基本工具。技術路線圖是對某一特定區域的未來延伸的看法，該看法集中了集體的智慧和最顯著的技術變化的相關專業人員的看法，一般是采用繪圖的形式表達出來的，形成基于未來經濟、社會、科技與環境綜合判斷之上的技術創新路線圖，可以稱之為政府、產業和企業等進行技術創新的作戰地圖、技術發展路徑圖[4]。本文對湖北省工業機器人產業化發展進行了技術路線圖設計和研究。

2 湖北省機器人行業優勢競爭力分析

湖北是我國重要的制造業基地，其汽車、船舶、電子等支柱產業是機器人應用的主要領域。發展以機器人為代表的智能裝備，實現“制造”向“智造”轉變，蘊含對工業機器人旺盛的需求。近年來，湖北工業機器人形成了一定的研發設計、生產制造和集成應用的能力，機器人產業集群正在醞釀形成，產業發展站在了一個新的起點。

湖北機器人研發實力雄厚，華中科技大學、武漢大學、武漢理工大學、國家數控系統工程研究中心、數字制造裝備與技術國家重點實驗室等機構均位于武漢，形成工業機器人強勢研發系統，科技實力和研發水平全國領先。武漢光谷有近40家工業機器人相關企業，正籌建全國首個工業機器人孵化器。重點通過一系列措施支持機器人相關企業和創業團隊發展，整合產業鏈上大中小企業，推動產業抱團發展。湖北具有代表性的幾家企業優勢技術及產品狀況如表1，這幾家企業各有所長，在機器人三大核心零部件方面有一定的技術優勢，有潛力繼續深入研究，獲得核心技術突破，取代外資品牌。

表1 湖北省工業機器人代表企業優勢技術及產品狀況

3 湖北省工業機器人產業發展路線圖

3.1 產業發展路線圖分析

同國外相比，國內關于技術路線圖的研究和應用還比較少，但已經開始逐步認識到技術路線圖的科學性和實用性，并探索性地開展了一些研究。2007年，廣東省科技廳對七個產業進行了技術路線圖的開發工作，組織制定了龍芯應用技術路線圖、廣東省綠色無鉛產業技術路線圖等。2011年，上海科學研究所開展了上海新興產業的戰略技術路線圖的一系列研究工作，應用技術路線圖對上海十三個新興產業的未來發展路線及策略進行了預測研究。

為了進一步加深對我省工業機器人產業發展的認識，本文從工業機器人產業鏈和技術發展出發，通過大量文獻資料和科學數據分析研究，分析市場需求、產業目標、技術難題和研發需求等，并結合湖北省工業機器人產業發展的SWOT分析，研究并繪制出湖北省工業機器人產業發展路線圖和技術路線圖，為機器人產業化起到助推作用，圖1為湖北省工業機器人產業化發展路線圖。

3.2 工業機器人技術發展趨勢分析

由于工業機器人是機械、計算機、電子、自動控制、人工智能等多個高新技術發展的綜合集成成果，而傳感技術、工程網絡技術、激光技術等高新技術也被廣泛應用在工業機器人工作領域，使工業機器人的應用性價比更高[5]。毫無疑問，工業機器人產業是湖北地區高科技產業發展的重要組成部分。

關鍵技術是制約工業機器人產品開發的重要因素，機器人技術正在向智能機器和智能系統的方向發展，未來將從結構模塊化開始，以控制技術為基礎，向PC化、網絡化和多傳感器融合技術方向發展，再進一步實現機器人智能化。

圖1 湖北省工業機器人產業化發展路線圖

3.2.1 減速機

重點研究RV減速機，發展方向是如何通過對內部軸承的配置，材料和熱處理工藝的改進，增加減速機的扭轉剛度，最大抗彎彎矩，以及提高在頻繁加減速等惡劣工況下的使用壽命。

圖2 湖北省工業機器人關鍵技術路線圖

3.2.2 伺服電機和驅動器

增加驅動器和電機的瞬時過載能力，增加驅動器的動態響應能力，驅動增加相應的自定義算法接口單元，并且采用通用的高速通訊總線作為通訊接口，進一步提高控制品質。簡化系統，提高系統可靠性，并進一步降低成本。

3.2.3 控制器和控制結構

（1）開放性的體系結構

所謂開放性的體系結構，指的是對標準的自動化硬件平臺、標準的操作環境的機器人和工業自動化系統實現靈活控制，開發機器人可用的通用軟件包，可應用到實時伺服控制、智能傳感器、高層人機交互等機器人相關領域。

（2）總線控制方式

在現場總線分布式結構中，把各種開關量、模擬量變成數字信號，所有總線設備間都采用數字信號進行通信，既減小了傳輸誤差，又提高了測量精度和控制精度。

（3）智能化和網絡化

智能化和網絡化同樣是發展趨勢，未來的工業機器人應該具有視覺，觸覺，具有很強的人機交互能力和學習能力，因此需要控制器具有多傳感器信息融合能力。同時，機器人之間可以任意組成網絡，完成多機器人協調控制，進一步提高自動化和智能化程度[6]。

盡管湖北省工業機器人在某些關鍵技術上有所突破，但還缺乏整體核心技術的突破，特別是在制造工藝與整套裝備方面，缺乏高精密、高速與高效的減速機、伺服電動機、控制器等關鍵部件。圖2為湖北省工業機器人關鍵技術路線圖，按照技術發展難易態勢和時間先后順序描繪出技術路線圖，其中時間節點為粗略預測。

4 結束語

通過對湖北省工業機器人產業發展路線和工業機器人產業核心技術發展路線圖的設計，認為湖北省工業機器人產業發展戰略的重點應集中在技術研究與轉化及產業結構科學調整上，采取錯位競爭策略，先占領低端市場，大力推廣成熟技術產品，通過逐步提高工業機器人核心技術競爭力、自主創新，消除惡性競爭，根據市場變化動態調整產業化發展戰略來帶動整個產業鏈的健康持續發展。

［1］馮宇.珠三角地區工業機器人產業現狀分析與技術路線設計［D］.哈爾濱：哈爾濱工業大學，2010.

［2］王田苗，陶永.我國工業機器人技術現狀與產業化發展戰略［J］.機械工程學報，2014（5）：10-13.

［3］傅翠曉.基于技術路線圖的新興產業發展戰略制定研究—以上海機器人產業為例［J］.創新科技，2012（11）：29-31.

［4］李雪鳳，仝允桓，談毅.技術路線圖——一種新型技術管理工具［J］.科學學研究，2004，22（12）：89.

［5］梁一新，劉凱.促進我國工業機器人產業化的戰略思考［J］.現代產業經濟，2013（6）：28-33.

［6］柳鵬.我國工業機器人發展及趨勢［J］.機器人技術與應用，2012（5）：20-22.

The Technology Roadmap Design of Hubei Industrial Robot Industry Development

ZHANG Hong-xia，XU Hui-bo，NIE Jing-jing
（Department of Mechanical Engineering and Automotive Services，Wuhan Business University，Wuhan430056，China）

Through the analysis of Hubei industrial robot competitive advantage，combined with the characteristic of Hubei regional economy，the roadmap of Hubei industrial robot industry is designed;and the key technology of industrial robot and the advantage products of the related enterprises are analysed and researched.Hubei industry robot breakthroughs in key technologies roadmap is also designed，the nodes and trend of Hubei industrial robot technology development and industrialization development are forecasted.

industrial robot；industrialization development；technology roadmap

TP242.2 F423

A

1009－9492(2015)10－0015－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.10.004

張紅霞，女，1982年生，湖北孝感人，碩士，講師。研究領域：自動控制。已發表論文16篇。

(編輯：阮 毅)

*湖北省教育廳科學技術研究項目2015年度課題（編號：B2015384）

2015－07－30