工業(yè)機器人技術是先進制造技術的代表，是國家工業(yè)競爭力的集中體現(xiàn)，目前，中國已然成了工業(yè)機器人最大的市場。但是總體上看，中國的工業(yè)機器人關鍵技術在世界上還比較落后，很多關鍵部件還需要依賴進口。如何在新時期發(fā)展我國的工業(yè)機器人，縮小與其他國家間的差距甚至實現(xiàn)技術超越？李教授將為我們分析國內外工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀，找到我國與他國的差距所在，并在分析未來工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢的基礎上，為我國未來工業(yè)機器人發(fā)展指明方向。 1世界工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀 工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)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(fā)以及周邊設備的開發(fā)。 權威報告！中國工業(yè)機器人四大瓶頸與突破點 現(xiàn)在的工業(yè)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(jīng)形成了很強的技術壁壘；德國的工業(yè)機器人原材料、本體零部件具有很大的優(yōu)勢；在中國，我們現(xiàn)在的機器人產(chǎn)業(yè)是處在產(chǎn)業(yè)鏈的下游，主要是系統(tǒng)集成、二次開發(fā)、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(fā)達國家的勞動力出現(xiàn)地比較早，環(huán)境的因素也促使他們很早就開始發(fā)展工業(yè)機器人，從而形成了先發(fā)的優(yōu)勢。比如美國，從上世紀50年代已經(jīng)提出了“工業(yè)機器人”的概念；而日本在70年代就已經(jīng)形成了工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化的發(fā)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(xiàn)在的產(chǎn)能和保有量來看，日本的產(chǎn)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(yè)機器人的銷售數(shù)據(jù)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(yè)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(yè)機器人的銷量平均增長將會保持在12%左右。 現(xiàn)在的工業(yè)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(yè)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(yè)機器人市場。 在應用行業(yè)上來說，最大的應用行業(yè)在汽車制造領域，它占了38.7%，其實在國內這個數(shù)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(yè)這幾年的應用量增長非?？欤F(xiàn)在已經(jīng)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(chǎn)品的生產(chǎn)能力占全球的大概百分之六七十。在中國，電力/電子行業(yè)，工業(yè)機器人的應用將會有更大的市場。 從品牌來講，現(xiàn)在的工業(yè)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(yè)，而且日系在電子行業(yè)當中的應用技術做得也比較好。這兩年的用量增加地也非?？?，因為他們的工業(yè)機器人和視覺系統(tǒng)相結合，形成比較精密的裝備。 2我國工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀 從2013年以來，我國的工業(yè)機器人的技術發(fā)展也非?？?，主要得益于國家政策保障、宏觀經(jīng)濟促進、社會環(huán)境推動、技術發(fā)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(chǎn)。同時，我們的一些關鍵性的核心部件逐漸國產(chǎn)化，對于低端的機器人已經(jīng)實現(xiàn)了核心部件的國產(chǎn)化，但是高端還不行；隨著新技術的出現(xiàn)，將會促進機器人技術的進一步發(fā)展。 我國工業(yè)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(jīng)開始進入了市場的啟動期，我們現(xiàn)在正處在一個技術的快速發(fā)展期。大概在2025年左右，工業(yè)機器人技術將會在我們國內實現(xiàn)大發(fā)展。 截止2016年全國已建和在建的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)園區(qū)近50家；有影響力的機器人公司預計有800多家；上市公司涉及機器人業(yè)務的公司超過50家；中國內地機器人企業(yè)2015年增長了30%?，F(xiàn)在，大家都充分認識到了機器人的重要性，各地都在積極發(fā)展機器人。 具有代表性的我國工業(yè)機器人企業(yè)包括新松機器人自動化有限公司、哈爾濱博實自動化股份有限公司、南京埃斯頓自動化有限公司。 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(fā)，這三大關鍵零部件占工業(yè)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(xiàn)在也逐漸有了自己的產(chǎn)品。 精密減速機，現(xiàn)在國內代表性企業(yè)有南通振康、蘇州綠的。 RV減速器企業(yè)：南通振康、秦川發(fā)展、山東帥克，他們也都有了自己的產(chǎn)品，而且產(chǎn)品的性能與日本的相比也差不了多少。 現(xiàn)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(chǎn)品，它的性能指標也基本上達到了國外的性能指標，但是產(chǎn)品的一致性和量化方面還有待于提升。 伺服系統(tǒng)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(chǎn)品上。 他們在關鍵部件上的研發(fā)為工業(yè)機器人的國產(chǎn)化作出了巨大貢獻。 3我國工業(yè)機器人發(fā)展瓶頸
發(fā)展瓶頸1：國際廠商先發(fā)優(yōu)勢，國產(chǎn)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(xiàn)在基本上是走低端市場，我們要想辦法走高端市場。 發(fā)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(tǒng)的電機動態(tài)響應、過載能力、效率等方面存在差距；工業(yè)機器人需要15個系列，而我們現(xiàn)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(xiàn)的構建、控制算法、二次開發(fā)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(yè)機器人系統(tǒng)：核心技術缺失、產(chǎn)業(yè)空心化，國產(chǎn)機器人產(chǎn)業(yè)面臨性能與成本的雙重壓力；產(chǎn)品低端化、低水平重復，國產(chǎn)機器人產(chǎn)業(yè)需求與現(xiàn)有產(chǎn)品性能之間的矛盾突出；前沿技術研究零散，系統(tǒng)性支持缺失，占領機器人技術及產(chǎn)業(yè)國際制高點形勢嚴峻。 發(fā)展瓶頸3：原材料缺失，導致企業(yè)生產(chǎn)成本上升。 今后的工業(yè)機器人會使用碳纖維、尼龍等復合材料。 發(fā)展瓶頸4：缺少高端技術人才，與國際發(fā)達國家存在一定差距。 現(xiàn)在國家已經(jīng)意識到了這個問題，目前全球一共有28家高校建立了機器人工程的專業(yè)，有一些學校像湖南大學、東南大學、東北大學甚至都成立了機器人學院來培養(yǎng)機器人的專業(yè)人才。 4工業(yè)機器人未來發(fā)展趨勢 工業(yè)機械手、工業(yè)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(yè)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(xiàn)在的工業(yè)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(xiàn)有的工業(yè)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(fā)上，我們希望研發(fā)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(huán)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(huán)境的變化。
機器人現(xiàn)在正在進行著由“機器”向人進化的過程中。 現(xiàn)在的機器人只是一個傳統(tǒng)的特殊設備，它在一些關鍵性的環(huán)節(jié)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(xiàn)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(chǎn)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(wèi)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(chǎn)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(guī)劃、打磨工藝。這個行業(yè)對價格也非常敏感，如何做低成本的系統(tǒng)，這是大家要考慮的。 對于工業(yè)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(yè)機器人新的應用，同時也使得工業(yè)機器人更加適應于環(huán)境的變化、任務的變化。 工業(yè)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(shù)字化工廠”。 這是現(xiàn)有的機器人，我們希望做到下一代工業(yè)機器人，包括柔性臂、雙臂人機協(xié)同，要具有安全性、交互性。 要做到這一點必須挑戰(zhàn)四個任務：環(huán)境挑戰(zhàn)、任務挑戰(zhàn)、行為方式挑戰(zhàn)、自然交互挑戰(zhàn)。 針對上面的這幾個挑戰(zhàn)，我們要重點研究的問題包括： （1）環(huán)境理解問題：研究機器人在自然、不可預知、動態(tài)環(huán)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(xiàn)進化，使其能夠適應外界不斷變化環(huán)境和復雜多變的作業(yè)任務。在這個問題中，要研究自主學習、協(xié)同進化、機器思維、成長發(fā)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(yè)，而不至于損傷人或者損傷自身。 我們希望利用新一代機器人構造“智慧的工廠”，這就是工業(yè)4.0提出來的發(fā)展方向。 以上來源于山東大學李貽斌教授在機器人大講堂三晉行中的講座內容精選。
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