我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略與路徑研究

1、我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略與路徑研究發(fā)布時(shí)間： 2016-10-18 09:50   作者: 張凌燕   來源： 產(chǎn)業(yè)通一、工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)概念界定及發(fā)展演進(jìn)（一）概念界定工業(yè)機(jī)器人在世界各國的定義不完全相同，但基本含義一致。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）定義為：工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能，能夠完成各種作業(yè)的可編程的操作機(jī)。本文研究的工業(yè)機(jī)器人指面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器人，是自動(dòng)執(zhí)行工作、靠自身動(dòng)力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的機(jī)器裝置，不一定是擬人形態(tài)的產(chǎn)品，可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行

2、動(dòng)。（二）產(chǎn)業(yè)演進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的萌芽、研發(fā)和應(yīng)用階段，工業(yè)機(jī)器人從1959年問世，從簡(jiǎn)單的可編程機(jī)器人，逐步發(fā)展為高精度、智能化的機(jī)器人，在這期間，美國、日本等制造業(yè)發(fā)達(dá)的國家經(jīng)過多年技術(shù)積累與經(jīng)驗(yàn)沉淀，掌握了大批的專利及核心技術(shù)。圖1  工業(yè)機(jī)器人發(fā)展歷史二、我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與問題（一）發(fā)展現(xiàn)狀橫瞰國內(nèi)，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與本地區(qū)的工業(yè)基礎(chǔ)和科研實(shí)力有較大關(guān)聯(lián)，目前我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)大體分布于環(huán)渤海、長(zhǎng)三角、珠三角和中西部地區(qū)。環(huán)渤海地區(qū)是龍頭企業(yè)聚集的自動(dòng)化制造基地，依托北京、天津等高校及研究所提供的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，逐漸形成了產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈

3、；長(zhǎng)三角地區(qū)是巨龍?jiān)萍臋C(jī)器人研發(fā)生產(chǎn)基地，同時(shí)是汽車應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯的工業(yè)機(jī)器人集聚區(qū)，目前機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)，呈現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展態(tài)勢(shì)；珠三角地區(qū)是市場(chǎng)機(jī)會(huì)廣闊的機(jī)器人應(yīng)用基地，地區(qū)制造業(yè)發(fā)達(dá)，但集中在裝配和包裝等勞動(dòng)密集型環(huán)節(jié)；中西部地區(qū)是成本優(yōu)勢(shì)明顯的機(jī)器人生產(chǎn)基地，能夠吸引一批企業(yè)入駐并共建機(jī)器人發(fā)展基地，抓住國家工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的發(fā)展契機(jī)。圖2  中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)區(qū)域布局在產(chǎn)業(yè)政策的激勵(lì)和市場(chǎng)需求的帶動(dòng)下，近年來我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)，業(yè)內(nèi)領(lǐng)軍企業(yè)產(chǎn)業(yè)化能力不斷提升，與此同時(shí)越來越多的新企業(yè)也積極投身于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)當(dāng)中。據(jù)賽迪顧問統(tǒng)計(jì)，2015年中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量15600臺(tái)

4、，同比增長(zhǎng)29.5%。圖3  2013-2015年中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量與增長(zhǎng)（二）發(fā)展趨勢(shì)1、產(chǎn)品：協(xié)作型機(jī)器人為生產(chǎn)裝配環(huán)節(jié)帶來新機(jī)遇在行業(yè)需求變遷，柔性化要求提升等影響下，ABB、KUKA、新松等國內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人知名企業(yè)紛紛推出人機(jī)協(xié)作型機(jī)器人產(chǎn)品。協(xié)作型機(jī)器人又名人機(jī)協(xié)同作業(yè)機(jī)器人，旨在引導(dǎo)或輔助人類實(shí)現(xiàn)特定作業(yè)任務(wù)，在降低人類勞動(dòng)負(fù)擔(dān)的同時(shí)還能夠感知人類的偏差操作并及時(shí)糾正。一方面，協(xié)作型機(jī)器人柔性化程度更高，相比傳統(tǒng)汽車中產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的體型大、重型的機(jī)器人，協(xié)作型機(jī)器人具備工序輕量化、小型化、精細(xì)化的特點(diǎn)，能夠滿足未來消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)對(duì)機(jī)器人的供應(yīng)需求和要求；另一方面，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人

5、提升了感知能力，可以通過被示范訓(xùn)練來學(xué)習(xí)執(zhí)行各類任務(wù)，可對(duì)其程序和算法進(jìn)行編程，并進(jìn)行可視化操作，為開拓新應(yīng)用領(lǐng)域打下必要基礎(chǔ)。協(xié)作型機(jī)器人不但更能適應(yīng)業(yè)內(nèi)對(duì)機(jī)器人柔性化和感知能力等方面提出的要求，而且把人類的靈活性、適應(yīng)性和解決問題的能力與機(jī)器人的力量、耐久性和動(dòng)作的準(zhǔn)確性結(jié)合起來，為生產(chǎn)裝配環(huán)節(jié)帶來新的機(jī)遇。2、技術(shù)：機(jī)器視覺技術(shù)助力國內(nèi)企業(yè)切入上游環(huán)節(jié)機(jī)器視覺技術(shù)是用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷，主要用計(jì)算機(jī)軟件來模擬人的視覺功能，從客觀事物圖像中提取信息進(jìn)行處理并最終用于實(shí)際檢測(cè)、測(cè)量和控制工作。從市場(chǎng)需求來看，世界工業(yè)機(jī)器人數(shù)量逐年遞增，工業(yè)機(jī)器人數(shù)量規(guī)模的增加同時(shí)也在拉動(dòng)對(duì)機(jī)器視覺功

6、能的需求；從技術(shù)層面來看，近年來我國機(jī)器視覺行業(yè)的專利數(shù)量快速增加，將推動(dòng)機(jī)器視覺技術(shù)向更高精度、更高要求方向發(fā)展。由于機(jī)器視覺技術(shù)主要依靠的軟件服務(wù)、半導(dǎo)體芯片和傳感器等硬件產(chǎn)品已經(jīng)在我國已具備良好的發(fā)展基礎(chǔ)，從而有助于國內(nèi)企業(yè)快速進(jìn)入產(chǎn)業(yè)鏈上游開發(fā)環(huán)節(jié)，而且對(duì)于加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)制造過程的智能化和綠色化發(fā)展具有重要的意義。3、應(yīng)用：眾多新興下游領(lǐng)域需求還在形成與增長(zhǎng)中工業(yè)機(jī)器人作為高技術(shù)戰(zhàn)略，無論在推動(dòng)國防軍事、智能制造、資源開發(fā)，還是在培育發(fā)展未來機(jī)器人產(chǎn)業(yè)上都具有重要意義。從行業(yè)結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)來看，汽車、金屬制品及電子加工行業(yè)對(duì)機(jī)器人應(yīng)用已經(jīng)相對(duì)成熟，并且這些行業(yè)仍是

7、未來工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域。結(jié)合我國目前的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看，工業(yè)機(jī)器人在新興行業(yè)的應(yīng)用將不斷深化。這些行業(yè)包括煙草醫(yī)藥、家用電器、倉儲(chǔ)物流、五金衛(wèi)浴、石油化工等。特別是近年來國家十分重視環(huán)保和民生問題，比如塑料橡膠等高污染行業(yè)、與民生相關(guān)的食品飲料和制藥行業(yè)，都有望深入應(yīng)用機(jī)器人，來幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、綠色化生產(chǎn)。（三）面臨問題目前，我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展已經(jīng)取得了一些成就并形成了一定的規(guī)模和集聚，但仍存在幾個(gè)關(guān)鍵問題。從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)來看，雖然我國在相關(guān)零部件方面有了一定的基礎(chǔ)，但是無論從質(zhì)量、產(chǎn)品系列全面性，還是批量化供給方面都與國外存在較大的差距。特別是在高性能交流伺服電機(jī)和精密減速機(jī)方

8、面的差距尤其明顯，形成嚴(yán)重依賴進(jìn)口的局面，影響了國產(chǎn)機(jī)器人的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。從品牌影響力來看，國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)在過去十年中取得了不菲的成就，雖然我國已經(jīng)擁有一大批企業(yè)從事機(jī)器人的開發(fā)，但都沒有形成較大的規(guī)模，缺乏市場(chǎng)的品牌認(rèn)知度，在市場(chǎng)層面一直面臨國外品牌的打壓。從產(chǎn)業(yè)化層面來看，一是由于關(guān)鍵零部件依賴進(jìn)口，造成國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人成本居高不下，產(chǎn)品無法推廣應(yīng)用，二是工業(yè)機(jī)器人諸多技術(shù)方面仍然停留在仿制層面，創(chuàng)新能力不足，制約了機(jī)器人市場(chǎng)的拓展。三、我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略思考（一）穩(wěn)扎穩(wěn)打，夯實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)降低成本是關(guān)鍵從目前國內(nèi)機(jī)器人生產(chǎn)模式看，其單價(jià)如果不降低，產(chǎn)業(yè)化形成將面臨困難。機(jī)器人主要由四大

9、部分組成，其中機(jī)器人本體成本約占整體的22%，伺服系統(tǒng)約占24%，減速機(jī)約占36%，控制器約占12%，其他約占6%，三大核心部件（伺服系統(tǒng)、減速機(jī)、控制器）決定了產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和價(jià)格，我國機(jī)器人三大核心部件主要依賴進(jìn)口，導(dǎo)致其成本過高、規(guī)模效應(yīng)難以成型、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程緩慢。因此，我國工業(yè)機(jī)器人在技術(shù)層面需要堅(jiān)持穩(wěn)扎穩(wěn)打的發(fā)展路線，通過夯實(shí)基礎(chǔ)技術(shù)、突破核心技術(shù)、降低產(chǎn)品成本來提升我國工業(yè)機(jī)器人整體水平和競(jìng)爭(zhēng)力，是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略的關(guān)鍵。（二）兼并重組，培育龍頭扶持自主品牌是抓手受國家政策鼓勵(lì)的影響，我國機(jī)器人相關(guān)企業(yè)如雨后春筍，數(shù)量迅速擴(kuò)大。據(jù)工信部數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國與機(jī)器人有關(guān)的企業(yè)達(dá)800余

10、家，但多以中小企業(yè)為主，具備行業(yè)影響力和較高知名度的企業(yè)僅有數(shù)十家，尚沒有年產(chǎn)銷量突破千臺(tái)的企業(yè)。不難看出，我國尚缺乏國際級(jí)機(jī)器人龍頭制造企業(yè)，產(chǎn)業(yè)化水平亟待提高。因此，大力鼓勵(lì)業(yè)內(nèi)企業(yè)通過實(shí)施兼并重組快速培育行業(yè)龍頭，扶持和發(fā)展具備行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和影響力的民族品牌，形成龍頭引領(lǐng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局，是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略抓手。（三）避硬就軟，強(qiáng)化服務(wù)應(yīng)用突破規(guī)模是出路工業(yè)機(jī)器人在汽車、電子制造、食品飲料、制藥等眾多領(lǐng)域?qū)碛懈蟮氖袌?chǎng)空間，但我國機(jī)器人在關(guān)鍵零部件、本體制造等方面與國外產(chǎn)品存在較大差異，短時(shí)間內(nèi)恐難以突破。因此，在加速國產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程方面，要著重加強(qiáng)行業(yè)應(yīng)用和客戶服務(wù)。例如焊接、

11、搬運(yùn)、打磨、噴涂、裝配機(jī)器人需要與周邊工作站的工裝夾具、傳送裝置、檢測(cè)裝置、操作對(duì)象等緊密結(jié)合，這就可發(fā)揮行業(yè)應(yīng)用和客戶服務(wù)等軟實(shí)力優(yōu)勢(shì)，暫時(shí)避開關(guān)鍵零部件和機(jī)器人本體等硬件的不足，提升軟實(shí)力優(yōu)先帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長(zhǎng)，是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略的出路。四、我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展路徑研究工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈包括核心零部件、本體制造、系統(tǒng)集成和行業(yè)應(yīng)用四個(gè)核心環(huán)節(jié)。對(duì)于工業(yè)機(jī)器人來說，零部件環(huán)節(jié)是重中之重，尤其是減速機(jī)、伺服電機(jī)等核心零部件，需要突破發(fā)展；本體制造對(duì)于上下游有拉動(dòng)和引領(lǐng)作用，需要較好的技術(shù)積累；系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的最終應(yīng)用體現(xiàn)，需要依托良好的案例積累和廣闊的應(yīng)用環(huán)境來支撐。圖4

12、60;工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈全景圖（一）零部件環(huán)節(jié)：順應(yīng)強(qiáng)國趨勢(shì)，布局核心兼顧軟件發(fā)展機(jī)器人的核心零部件包括伺服系統(tǒng)、減速器、控制器、傳感器等，機(jī)器人的控制過程是由控制器發(fā)指令給伺服驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過減速機(jī)執(zhí)行動(dòng)作。從技術(shù)角度來看，目前國內(nèi)技術(shù)門檻最高的是減速機(jī)，其次是伺服系統(tǒng)，再次是控制器。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景來看，未來國家層面將著力布局核心零部件環(huán)節(jié)，直接應(yīng)用于國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)，以期取代進(jìn)口產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的完整化和自主化，意義重大。在發(fā)展重點(diǎn)上，除了以上核心零部件，業(yè)內(nèi)企業(yè)還需著重發(fā)展機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、可視化和智能決策系統(tǒng)等軟件領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)化、整體化、融合化的特征，保證各類機(jī)

13、器人的需要。（二）本體制造環(huán)節(jié)：瞄準(zhǔn)下游應(yīng)用，突出特色化專業(yè)化發(fā)展機(jī)器人本體也稱為機(jī)器人裸機(jī)，按照機(jī)械結(jié)構(gòu)分，可以分為直角坐標(biāo)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人、關(guān)節(jié)型機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)機(jī)器人等。其中，關(guān)節(jié)型機(jī)器人技術(shù)門檻相對(duì)較高，單機(jī)售價(jià)較高，是外資機(jī)器人品牌主攻領(lǐng)域，外資品牌銷量也占據(jù)全球大部分市場(chǎng)；而直角坐標(biāo)機(jī)器人是國產(chǎn)機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，其銷量在國內(nèi)占比最高。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景來看，國外工業(yè)機(jī)器人本體發(fā)展成熟，國內(nèi)仍處于初步發(fā)展階段，但已有企業(yè)從事關(guān)節(jié)型機(jī)器人本體的研發(fā)和生產(chǎn)工作，未來隨著機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng)的擴(kuò)大，本體生產(chǎn)企業(yè)仍會(huì)持續(xù)增加。在發(fā)展重點(diǎn)上，機(jī)器人本體未來技術(shù)趨勢(shì)將向更加靈活的方向發(fā)展，同時(shí)會(huì)發(fā)

14、展例如汽車焊裝集成等特定行業(yè)的機(jī)器人本體，目前工業(yè)機(jī)器人本體已經(jīng)發(fā)展到六軸時(shí)代，但是四軸、直角坐標(biāo)機(jī)器人還有很大的市場(chǎng)。（三）系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)：發(fā)揮服務(wù)優(yōu)勢(shì)，營造智能制造生產(chǎn)環(huán)境系統(tǒng)集成是指在本體上安裝夾具及其他配套系統(tǒng)（視覺控制、力控等）以完成特定功能，集成按照應(yīng)用分類可以分為搬運(yùn)應(yīng)用、焊接應(yīng)用、噴涂應(yīng)用、切割應(yīng)用等等。其中搬運(yùn)應(yīng)用機(jī)器人在全球銷量中占比最高，國產(chǎn)機(jī)器人在搬運(yùn)及噴涂封膠領(lǐng)域應(yīng)用較廣，焊接、裝配、打磨等應(yīng)用領(lǐng)域由于對(duì)工藝應(yīng)用較高，外資品牌占據(jù)較多，國產(chǎn)機(jī)器人滲透進(jìn)度較慢。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景來看，各行業(yè)面臨工業(yè)現(xiàn)代化等多方面壓力，迫切需要提升數(shù)字化、智能化的生產(chǎn)環(huán)境，這也為機(jī)器人行業(yè)帶來旺盛的需求態(tài)勢(shì)，未來發(fā)展空間廣闊。在發(fā)展方向方面，可結(jié)合各地區(qū)企業(yè)自身的生產(chǎn)工藝及工作效率，配合相關(guān)產(chǎn)業(yè)的更新升級(jí)，發(fā)展碼垛、焊接、裝配和配送等作業(yè)領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人集成產(chǎn)品。（四）行業(yè)應(yīng)用環(huán)節(jié)：重視民生環(huán)保，挖掘領(lǐng)域需求深入拓展工業(yè)機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用可以按