我国工业机器人产业化发展战略与路径研究

1、我国工业机器人产业化发展战略与路径研究发布时间： 2016-10-18 09:50   作者: 张凌燕   来源： 产业通一、工业机器人产业概念界定及发展演进（一）概念界定工业机器人在世界各国的定义不完全相同，但基本含义一致。联合国标准化组织（ISO）定义为：工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能够完成各种作业的可编程的操作机。本文研究的工业机器人指面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，是自动执行工作、靠自身动力和控制能力来实现各种功能的机器装置，不一定是拟人形态的产品，可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行

2、动。（二）产业演进工业机器人产业的发展经历了漫长的萌芽、研发和应用阶段，工业机器人从1959年问世，从简单的可编程机器人，逐步发展为高精度、智能化的机器人，在这期间，美国、日本等制造业发达的国家经过多年技术积累与经验沉淀，掌握了大批的专利及核心技术。图1  工业机器人发展历史二、我国工业机器人产业发展现状与问题（一）发展现状横瞰国内，工业机器人产业的发展与本地区的工业基础和科研实力有较大关联，目前我国工业机器人产业大体分布于环渤海、长三角、珠三角和中西部地区。环渤海地区是龙头企业聚集的自动化制造基地，依托北京、天津等高校及研究所提供的技术优势，逐渐形成了产学研相结合的工业机器人产业链

3、；长三角地区是巨龙云集的机器人研发生产基地，同时是汽车应用优势明显的工业机器人集聚区，目前机器人产业基础扎实，呈现全产业链发展态势；珠三角地区是市场机会广阔的机器人应用基地，地区制造业发达，但集中在装配和包装等劳动密集型环节；中西部地区是成本优势明显的机器人生产基地，能够吸引一批企业入驻并共建机器人发展基地，抓住国家工业转型升级的发展契机。图2  中国机器人产业重点区域布局在产业政策的激励和市场需求的带动下，近年来我国工业机器人产业实现快速增长，业内领军企业产业化能力不断提升，与此同时越来越多的新企业也积极投身于机器人产业当中。据赛迪顾问统计，2015年中国工业机器人产量15600台

4、，同比增长29.5%。图3  2013-2015年中国工业机器人产量与增长（二）发展趋势1、产品：协作型机器人为生产装配环节带来新机遇在行业需求变迁，柔性化要求提升等影响下，ABB、KUKA、新松等国内外工业机器人知名企业纷纷推出人机协作型机器人产品。协作型机器人又名人机协同作业机器人，旨在引导或辅助人类实现特定作业任务，在降低人类劳动负担的同时还能够感知人类的偏差操作并及时纠正。一方面，协作型机器人柔性化程度更高，相比传统汽车中产业应用的体型大、重型的机器人，协作型机器人具备工序轻量化、小型化、精细化的特点，能够满足未来消费电子产业对机器人的供应需求和要求；另一方面，人机协作机器人

5、提升了感知能力，可以通过被示范训练来学习执行各类任务，可对其程序和算法进行编程，并进行可视化操作，为开拓新应用领域打下必要基础。协作型机器人不但更能适应业内对机器人柔性化和感知能力等方面提出的要求，而且把人类的灵活性、适应性和解决问题的能力与机器人的力量、耐久性和动作的准确性结合起来，为生产装配环节带来新的机遇。2、技术：机器视觉技术助力国内企业切入上游环节机器视觉技术是用机器代替人眼来做测量和判断，主要用计算机软件来模拟人的视觉功能，从客观事物图像中提取信息进行处理并最终用于实际检测、测量和控制工作。从市场需求来看，世界工业机器人数量逐年递增，工业机器人数量规模的增加同时也在拉动对机器视觉功

6、能的需求；从技术层面来看，近年来我国机器视觉行业的专利数量快速增加，将推动机器视觉技术向更高精度、更高要求方向发展。由于机器视觉技术主要依靠的软件服务、半导体芯片和传感器等硬件产品已经在我国已具备良好的发展基础，从而有助于国内企业快速进入产业链上游开发环节，而且对于加快制造业转型升级，提高生产效率，实现制造过程的智能化和绿色化发展具有重要的意义。3、应用：众多新兴下游领域需求还在形成与增长中工业机器人作为高技术战略，无论在推动国防军事、智能制造、资源开发，还是在培育发展未来机器人产业上都具有重要意义。从行业结构变化趋势来看，汽车、金属制品及电子加工行业对机器人应用已经相对成熟，并且这些行业仍是

7、未来工业机器人的主要应用领域。结合我国目前的产品结构来看，工业机器人在新兴行业的应用将不断深化。这些行业包括烟草医药、家用电器、仓储物流、五金卫浴、石油化工等。特别是近年来国家十分重视环保和民生问题，比如塑料橡胶等高污染行业、与民生相关的食品饮料和制药行业，都有望深入应用机器人，来帮助企业实现自动化、智能化、绿色化生产。（三）面临问题目前，我国机器人产业化发展已经取得了一些成就并形成了一定的规模和集聚，但仍存在几个关键问题。从产业链环节来看，虽然我国在相关零部件方面有了一定的基础，但是无论从质量、产品系列全面性，还是批量化供给方面都与国外存在较大的差距。特别是在高性能交流伺服电机和精密减速机方

8、面的差距尤其明显，形成严重依赖进口的局面，影响了国产机器人的市场竞争力。从品牌影响力来看，国内机器人企业在过去十年中取得了不菲的成就，虽然我国已经拥有一大批企业从事机器人的开发，但都没有形成较大的规模，缺乏市场的品牌认知度，在市场层面一直面临国外品牌的打压。从产业化层面来看，一是由于关键零部件依赖进口，造成国产工业机器人成本居高不下，产品无法推广应用，二是工业机器人诸多技术方面仍然停留在仿制层面，创新能力不足，制约了机器人市场的拓展。三、我国工业机器人产业化发展战略思考（一）稳扎稳打，夯实技术基础降低成本是关键从目前国内机器人生产模式看，其单价如果不降低，产业化形成将面临困难。机器人主要由四大

9、部分组成，其中机器人本体成本约占整体的22%，伺服系统约占24%，减速机约占36%，控制器约占12%，其他约占6%，三大核心部件（伺服系统、减速机、控制器）决定了产品的性能、质量和价格，我国机器人三大核心部件主要依赖进口，导致其成本过高、规模效应难以成型、产业化进程缓慢。因此，我国工业机器人在技术层面需要坚持稳扎稳打的发展路线，通过夯实基础技术、突破核心技术、降低产品成本来提升我国工业机器人整体水平和竞争力，是机器人产业化战略的关键。（二）兼并重组，培育龙头扶持自主品牌是抓手受国家政策鼓励的影响，我国机器人相关企业如雨后春笋，数量迅速扩大。据工信部数据统计，目前我国与机器人有关的企业达800余

10、家，但多以中小企业为主，具备行业影响力和较高知名度的企业仅有数十家，尚没有年产销量突破千台的企业。不难看出，我国尚缺乏国际级机器人龙头制造企业，产业化水平亟待提高。因此，大力鼓励业内企业通过实施兼并重组快速培育行业龙头，扶持和发展具备行业竞争力和影响力的民族品牌，形成龙头引领的产业发展格局，是机器人产业化发展的战略抓手。（三）避硬就软，强化服务应用突破规模是出路工业机器人在汽车、电子制造、食品饮料、制药等众多领域将拥有更大的市场空间，但我国机器人在关键零部件、本体制造等方面与国外产品存在较大差异，短时间内恐难以突破。因此，在加速国产机器人产业化进程方面，要着重加强行业应用和客户服务。例如焊接、

11、搬运、打磨、喷涂、装配机器人需要与周边工作站的工装夹具、传送装置、检测装置、操作对象等紧密结合，这就可发挥行业应用和客户服务等软实力优势，暂时避开关键零部件和机器人本体等硬件的不足，提升软实力优先带动产业规模增长，是机器人产业化发展战略的出路。四、我国工业机器人产业链发展路径研究工业机器人产业链包括核心零部件、本体制造、系统集成和行业应用四个核心环节。对于工业机器人来说，零部件环节是重中之重，尤其是减速机、伺服电机等核心零部件，需要突破发展；本体制造对于上下游有拉动和引领作用，需要较好的技术积累；系统集成环节是机器人产业的最终应用体现，需要依托良好的案例积累和广阔的应用环境来支撑。图4

12、60;工业机器人产业链全景图（一）零部件环节：顺应强国趋势，布局核心兼顾软件发展机器人的核心零部件包括伺服系统、减速器、控制器、传感器等，机器人的控制过程是由控制器发指令给伺服驱动，驱动伺服电机旋转，通过减速机执行动作。从技术角度来看，目前国内技术门槛最高的是减速机，其次是伺服系统，再次是控制器。从产业发展前景来看，未来国家层面将着力布局核心零部件环节，直接应用于国内企业生产，以期取代进口产品，从而实现产业链的完整化和自主化，意义重大。在发展重点上，除了以上核心零部件，业内企业还需着重发展机器人驱动系统、传感系统、可视化和智能决策系统等软件领域，实现软件系统化、整体化、融合化的特征，保证各类机

13、器人的需要。（二）本体制造环节：瞄准下游应用，突出特色化专业化发展机器人本体也称为机器人裸机，按照机械结构分，可以分为直角坐标机器人、SCARA机器人、关节型机器人、圆柱坐标机器人等。其中，关节型机器人技术门槛相对较高，单机售价较高，是外资机器人品牌主攻领域，外资品牌销量也占据全球大部分市场；而直角坐标机器人是国产机器人的优势领域，其销量在国内占比最高。从产业发展前景来看，国外工业机器人本体发展成熟，国内仍处于初步发展阶段，但已有企业从事关节型机器人本体的研发和生产工作，未来随着机器人应用市场的扩大，本体生产企业仍会持续增加。在发展重点上，机器人本体未来技术趋势将向更加灵活的方向发展，同时会发

14、展例如汽车焊装集成等特定行业的机器人本体，目前工业机器人本体已经发展到六轴时代，但是四轴、直角坐标机器人还有很大的市场。（三）系统集成环节：发挥服务优势，营造智能制造生产环境系统集成是指在本体上安装夹具及其他配套系统（视觉控制、力控等）以完成特定功能，集成按照应用分类可以分为搬运应用、焊接应用、喷涂应用、切割应用等等。其中搬运应用机器人在全球销量中占比最高，国产机器人在搬运及喷涂封胶领域应用较广，焊接、装配、打磨等应用领域由于对工艺应用较高，外资品牌占据较多，国产机器人渗透进度较慢。从产业发展前景来看，各行业面临工业现代化等多方面压力，迫切需要提升数字化、智能化的生产环境，这也为机器人行业带来旺盛的需求态势，未来发展空间广阔。在发展方向方面，可结合各地区企业自身的生产工艺及工作效率，配合相关产业的更新升级，发展码垛、焊接、装配和配送等作业领域的工业机器人集成产品。（四）行业应用环节：重视民生环保，挖掘领域需求深入拓展工业机器人行业应用可以按