工業機器人的現狀及未來展望

文/楊粵東

針對機器人來說，有關其分類，在國際上和國內的劃分標準是不同的，國際上，將機器人劃分為工業機器人和服務機器人；而在我國，結合特殊的社會公共安全環境，對于特種機器人的需求突出，因此將其添加到機器人的分類中。本文主要以工業機器人為例，分析當前工業機器人的發展現狀及生產工業機器人的企業的布局，著重對我國工業機器人發展過程中存在的問題及未來發展趨勢進行分析，期望能夠為相關領域技術人員提供理論參考。

1 工業機器人理論概述

1.1 定義

工業機器人從理論定義上分析，其是一種多自由度的機械裝備，與自動化技術相互關聯，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，可進行程序編排，屬于能夠自動執行工作的機器裝備。

1.2 工業機器人分類

工業機器人的分類眾多，基本可以分為按應用領域（焊接工業機器人、裝配工業機器人、噴漆工業機器人等）；按運動的坐標形式（關節式、圓柱式、直角坐標式三大類）；按驅動的方式分為（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 工業機器人發展階段

目前看，工業機器人的發展階段可分為四個，從上世紀的四十到五十年代，一直到本世紀現階段。整個的經歷過程分析如下：

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

（2）工業機器人初級發展階段：主要在20世紀60-70年代，由于世界的工業基礎不好，使得以日本和德國為代表的工業大國，勞動力資源不足，出現了重復性作業的需求。

（3）快速發展階段：主要以計算機技術和傳感器技術為主，將兩項技術應用到機器人技術中，讓機器人有了感知，感應能力更強。

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

2 工業機器人的發展現狀

2.1 從全球角度看

2.1.1 從全球機器人結構看

2017年，全球機器人市場的規模已經達到234.3億美元，并且在2013-2018年，逐步上升，且平均增長率達到15.1%。其中，工業機器人在其中占據的比例過半，從中可以看出，全球機器人發展中，工業機器人的需求最多。如圖1所示。

圖1：2018年全球機器人市場結構分布

2.1.2 從全球工業機器人的布局看

由相關數據資料統計顯示，2017年，全球的工業機器人銷售額突破100億元大關，達到154億美元，其中，亞洲的銷售量明顯多于歐洲和北美地區，其中中國、韓國、日本、美國和德國等地的銷售額占據全球銷售額的3/4，而亞洲也成為世界上工業機器人市場份額最大的區域。

此外，從工業機器人的應用領域來看，在汽車、電子信息、金屬、機械及食品行業領域中應用最為廣泛，其使用量占比達到80%，而在汽車和電子信息技術產業中的占比最大。

2.2 我國工業機器人發展現狀

首先，從我國現有的工業機器人支持政策上看，從國家層面，相繼出臺了《機器人產業發展規劃（2016-2020）》、《工業機器人行業規范管理實施辦法》等相關條例，明確了未來幾年，工業機器人在我國的發展趨勢及其應用市場相關規范。以京津冀、長三角和珠三角等地區為主要的工業機器人生產和銷售功能區，實現特色發展，放眼世界，助力地區經濟。

例如，在京津冀地區，主要以北京、天津和河北地區為首，分別在2017年8月-2018年4月，制定了一系列有關當地區工業機器人發展的規劃或者實施方案，例如《北京市機器人產業創新發展路線圖》、《河北省加快智能制造發展行動方案》等，為工業機器人在區域經濟發展中的應用規劃，奠定了堅實的理論基礎。在長三角和珠三角地區也都相繼出臺了有關促進工業機器人生產和市場拓展及應用的相關政策法規，具有一定的政策導向。

從國內工業機器人整體市場布局分析。2017年至今，工業機器人在服務、特種領域市場中分別占據較大的使用份額，由于市場的開放性、包容性發展，使得未來幾年的工業機器人的需求會持續上升。從我國的工業機器人產銷量上分析，2017年至今，工業機器人在我國的產銷量也持續上升，由2017年的13萬套，增值2018年的14.6萬套，相比增長36%，并保持持續增長的態勢。

在工業機器人的核心零部件的研發技術水平上看，針對控制器、伺服電機等主要的工業機器人零部件的研發技術，目前我國對此部件的研發控制主要集中在本體和集成端，其研發和生產成本占據工業機器人整體的60%以上，從實際的研發現狀看，主要的零部件還是依靠進口。由于核心零部件的研發技術水平不夠，因此也使得工業機器人整體的成本升高，加上與國際領先水平有一定的差距，因此導致工業機器人的生產效率及使用功能仍受到一定技術制約。

從我國工業機器人的生產布局看，主要以京津冀、長三角和珠三角為主，此外在東北地區、西部地區也分布了較多的機器人生產產業集群，形成了各地區協同合作，穩步推進的產業布局。例如，香河機器人小鎮。其位于京津冀地區“一小時經濟圈”的黃金節點位置，成立于2014年，重點開展的是機器人技術的研發和零部件的生產工作，形成了“保姆式”的服務體系，為完善工業機器人的生產效率，搭建工業自動化的生產平臺提供了保障作用。

3 我國工業機器人未來發展趨勢

3.1 工業機器人生產及使用性價比成為重要發展方向

隨著工業機器人應用的領域逐漸增多，加上產業布局及競爭力的加強，使得工業機器人的使用性能逐步增加，但是生產與銷售、使用之間的性價比持續下降，已經成為影響工業機器人市場競爭的關鍵部分?，F階段，隨著單體工業機器人的大量生產及使用功能的持續上升，使得機器人的產品轉型效率及使用功能逐步上升，云計算、大數據、人工智能等技術領域的融合，為工業機器人的發展奠定了基礎。例如湯臣倍健使用的機器人裝禮盒、裝箱、碼跺成品，AGV輸送，機器人分檢成品等工作；大大的減輕的人工的勞動強度。

3.2 零部件市場需求拓寬

當前，我國在工業機器人生產的零部件中難以達到自產自銷的階段，尤其是在其核心組件的研發技術上，難以實現突破，因此，為降低工業機器人的生產成本，提高工業機器人的使用功能，應逐步的將研發技術面向RV減速器、高精度伺服技術等，逐步的降低控制器等核心組建在領域生產中的分散局面，進一步的推進核心零部件的創新研發與應用。

3.3 工業機器人的應用市場更加廣泛

在國家相關政策的引導下，新興產業與傳統產業之間的升級成為工業機器人未來發展的主要方向，如新能源鋰電池和制藥、保健品行業等，但是在汽車行業的創新發展中，由于其自動化技術的滲透，汽車行業將成為工業機器人最大的市場開發需求。

3.4 工業機器人的使用及專業維修人才需求增加

工業機器人現如今的熱爆，我們遇到的瓶頸并不是技術的短缺，而是工業機器技術人才的嚴重缺失，如果人才短缺問題不能有效解決，工業機器現有的發展成果和未來的發展潛力；都將遭受重大威脅。到2020年，我國工業機器人應用人數量將會達到100萬臺左右，與此同時，相應工業機器人操作工程師、維護工程師、系統集成工程師等工業機器人應用人才缺口將會嚴重拖慢我國智能制造發展進程；只有系統進行培養機器人專業人才，才能更好的護助智能制造發展。

4 結束語

綜上所述，工業機器人的發展應適應時代進步的需求，同時應結合我國社會經濟發展現狀，逐步與國際的高精端技術相互借鑒，不斷進行創新，滿足社會經濟發展的需求。本文以國內外工業機器人的發展現狀為重點，分析了當前我國工業機器人發展的整體水平，并對其中的缺陷進行了分析，提出未來發展的方向，供相關領域技術人員參考。