1 世界工業機器人發展現狀

　　工業機器人產業構成分為上游、中游、下游。上游包括一些關鍵的核心部件，中游主要是指本體以及集成技術，下游包括二次開發以及周邊設備的開發。

　　現在的工業機器人技術可以說基本集中在了日本和歐洲。在日本，它的關鍵性部件——減速器是遙遙領先的，并且已經形成了很強的技術壁壘；德國的工業機器人原材料、本體零部件具有很大的優勢；在中國，我們現在的機器人產業是處在產業鏈的下游，主要是系統集成、二次開發、定制性部件和售后服務。也就是說，我們的技術還處在低端。

　　由于發達國家的勞動力出現地比較早，環境的因素也促使他們很早就開始發展工業機器人，從而形成了先發的優勢。比如美國，從上世紀50年代已經提出了“工業機器人”的概念；而日本在70年代就已經形成了工業機器人產業化的發展。他們有深厚的技術積累，包括一些關鍵部件的核心技術。從現在的產能和保有量來看，日本的產能達到66%，它的保有量大概每萬人300多臺；而中國的保有量還是比較低的，可正因為低，所以在中國有更大的市場。

　　近年來，從全球工業機器人的銷售數據來看，中國是年年遞增，2016年達到29萬臺，到2019年可能將會突破40萬臺。工業機器人的社會需求還是非常旺盛的，并且它保持了比較高的增長速度，未來十年，全球工業機器人的銷量平均增長將會保持在12%左右。

　　現在的工業機器人的應用也非常集中，集中在這樣五個國家：中國、韓國、日本、美國、德國。這些國家工業機器人的銷量占到了75%。而從2013年以后，中國就成了全球最大的工業機器人市場。

　　在應用行業上來說，最大的應用行業在汽車制造領域，它占了38.7%，其實在國內這個數量還要大的多，接近50%都是用在汽車制造領域。電力/電子行業這幾年的應用量增長非常快，現在已經達到了21%左右，并且這個比例還會進一步提高。尤其是在我們國家，我們國家的電子產品的生產能力占全球的大概百分之六七十。在中國，電力/電子行業，工業機器人的應用將會有更大的市場。

　　從品牌來講，現在的工業機器人市場份額被四大品牌所占有：KUKA20%，FANUC15%，YASKAWA15%，ABB10%，他們加起來超過了60%。

　　四大品牌基本上可以分為兩系：歐系和日系。ABB、庫卡是歐系的代表，他們的主要應用領域是汽車制造，在3C、汽車加工等方面也有一些新的應用；對日系來說，它的主要應用領域也是汽車工業，而且日系在電子行業當中的應用技術做得也比較好。這兩年的用量增加地也非常快，因為他們的工業機器人和視覺系統相結合，形成比較精密的裝備。

　　2 我國工業機器人發展現狀

　　從2013年以來，我國的工業機器人的技術發展也非常快，主要得益于國家政策保障、宏觀經濟促進、社會環境推動、技術發展支撐這四個方面。

　　勞動力的成本增加之后，也迫使人們用機器人來代替人進行生產。同時，我們的一些關鍵性的核心部件逐漸國產化，對于低端的機器人已經實現了核心部件的國產化，但是高端還不行；隨著新技術的出現，將會促進機器人技術的進一步發展。

　　我國工業機器人的銷售量這幾年逐年提升，2013年是3.7萬臺左右，到2016年接近9萬臺。

　　從技術層次度上來說，從2015年已經開始進入了市場的啟動期，我們現在正處在一個技術的快速發展期。大概在2025年左右，工業機器人技術將會在我們國內實現大發展。

　　我們國家非常重視減速器、伺服器、控制器這三項關鍵零部件研發，這三大關鍵零部件占工業機器人成本比重超過70%。這些在過去基本依靠國外技術，我們現在也逐漸有了自己的產品。

　　精密減速機，現在國內代表性企業有南通振康、蘇州綠的。

　　RV減速器企業：南通振康、秦川發展、山東帥克，他們也都有了自己的產品，而且產品的性能與日本的相比也差不了多少。

　　現在減速器性能好的可以很好，但是在很多時候我們的原材料還達不到要求，在這方面還需要進一步努力。

　　諧波減速機來說，蘇州綠的做得比較好，他們攻克了核心技術，有別于其他國家的產品，它的性能指標也基本上達到了國外的性能指標，但是產品的一致性和量化方面還有待于提升。

　　伺服系統分為歐美系和日系，歐系有西門子、Lust、博世力士樂、倍福等；日系主要有安川、松下、三菱等。

　　控制器：國外的四大家族都有自己的控制器，而我們國內的固高驅控一般用在低端產品上。

　　他們在關鍵部件上的研發為工業機器人的國產化作出了巨大貢獻。

　　3 我國工業機器人發展瓶頸

　　發展瓶頸1：國際廠商先發優勢，國產機器人市場份額低。

　　要進行市場份額的突破，就得占領高端市場，我們現在基本上是走低端市場，我們要想辦法走高端市場。

　　發展瓶頸2：減速器、伺服機等核心零部件性能有待提高。

　　比如精密減速機在額定扭矩和傳動效率等方面需要進一步提升。

　　伺服系統的電機動態響應、過載能力、效率等方面存在差距；工業機器人需要15個系列，而我們現在還達不到這樣一個水平。

　　控制器硬件方面差距較小；軟件實現的構建、控制算法、二次開發方面存在差距；動力學性能有待完善；工藝軟件包、工藝應用上尚有差距。

　　工業機器人系統：核心技術缺失、產業空心化，國產機器人產業面臨性能與成本的雙重壓力；產品低端化、低水平重復，國產機器人產業需求與現有產品性能之間的矛盾突出；前沿技術研究零散，系統性支持缺失，占領機器人技術及產業國際制高點形勢嚴峻。

　　發展瓶頸3：原材料缺失，導致企業生產成本上升。

　　今后的工業機器人會使用碳纖維、尼龍等復合材料。

　　發展瓶頸4：缺少高端技術人才，與國際發達國家存在一定差距。

　　4 工業機器人未來發展趨勢

　　工業機械手、工業機械臂，它所做的工作是要求有速度、精度、重載的，但是靈活性還不夠。

　　人類工作分工比例：胳膊為主20%，雙手為主80%。富士康有百萬臺工業機器人的應用計劃，但最后并沒有達到它的目標，因為它的很多工作需要手部的操作，而不是臂的問題。

　　現在的工業機器人可以講還是殘疾的機器人，還需要進一步完善。

　　對于現有的工業機器人要擴展它的功能、提高它的性能，使它變成一個智能設備。新型機器人研發上，我們希望研發靈巧性的機器人，包括雙臂機器人、柔性機器人、靈巧手、智能傳感機器人等。

　　以前的機器人只是一個“機器”人，能做的都是一些簡單的、低級的任務，相對來說對環境適應能力比較差。我們希望通過技術的進步，提升機器人的性能，真正讓“機器”變成人，使它能夠完成復雜、高級的任務，適應環境的變化。

　　機器人現在正在進行著由“機器”向人進化的過程中。

　　現在的機器人只是一個傳統的特殊設備，它在一些關鍵性的環節上進行應用，與人之間是互補的關系，但可以滿足市場對質量和效率的要求。新一代機器人才可以叫“機器人”，它的應用更加普遍，可以實現與人的替代關系，可以滿足市場對新制造模式的需求，減人力、降成本、提高產品競爭力。

　　除此之外，還需要考慮機器人的應用場景，我們不要只是盯著高端應用，也要注意低端應用。比如衛浴五金（打磨拋光），看似簡單的工作，如果要讓機器人來做，它要有一些力的感知等要求，它的應用要求甚至要比用在汽車生產線上的還要高，比如它要防水、防塵、防爆；力控制、離線編程、曲面規劃、打磨工藝。這個行業對價格也非常敏感，如何做低成本的系統，這是大家要考慮的。

　　對于工業機器人來講，一定要和傳感相結合，尤其是與視覺相結合，來擴展工業機器人新的應用，同時也使得工業機器人更加適應于環境的變化、任務的變化。

　　工業機器人今后也不再只是做一些單元性的機器人單元，要走向“數字化工廠”。

　　這是現有的機器人，我們希望做到下一代工業機器人，包括柔性臂、雙臂人機協同，要具有安全性、交互性。

　　要做到這一點必須挑戰四個任務：環境挑戰、任務挑戰、行為方式挑戰、自然交互挑戰。

　　針對上面的這幾個挑戰，我們要重點研究的問題包括：

　　（1）環境理解問題：研究機器人在自然、不可預知、動態環境中的感知。

　　（2）行為方式及安全問題：研究機器人和人在緊密接觸、密切配合行為過程中確保人-機-物安全的技術。

　　（3）交互問題：研究機器人作為“人類助手”、乃至進入普通人生活相適應的友好、智能、自然的人機交互技術。

　　過去都是以機器為中心，人推動搖控器、手把手教機器人怎么干活；今后應該以人為中心。機器人來適應人，比如人打個手勢，機器人就知道干什么；人說一句話，機器人就能理解這句話從而做出行動；這是一個根本的改變。

　　（4）學習與進化問題：研究基于反饋思想的在線學習方法，通過不斷的在線學習和吸收他人的觀點，提高自身能力，實現進化，使其能夠適應外界不斷變化環境和復雜多變的作業任務。在這個問題中，要研究自主學習、協同進化、機器思維、成長發育等內容。

　　這是新一代機器人的典型代表，包括庫卡、ABB。它們希望機器人能和人在同一個空間當中進行作業，而不至于損傷人或者損傷自身。