國內外機器人發(fā)展的現(xiàn)狀及發(fā)展動向

1、國內外機器人發(fā)展的現(xiàn)狀及發(fā)展動向機器人技術毫無疑問是未來的戰(zhàn)略性高技術， 充滿機遇和挑戰(zhàn)。 目前，國際 上機器人市場大概有 80 億至 100 億，其中工業(yè)機器人占的比重最大。 2025年， 整個機器人市場將達到 500 億，服務機器人從原來的 300 多萬臺增加到 1200多 萬臺，特種機器人（如：排爆機器人、醫(yī)療機器人等）的呼聲也越來越高。 另外， 微軟等 IT 企業(yè)，豐田、奔馳等汽車公司，甚至還有家具、衛(wèi)生潔具企業(yè)都紛紛 參與機器人的研制。美國和日本多年來引領國際機器人的發(fā)展方向， 代表著國際上機器人領域的 最高科技水平。 目前，日本除了比較關注特種機器人和服務機器人以外， 還注重 中間

2、件的研制。 然而，近年來日本基本上在做模仿性的工作， 突破性技術比較少。 而美國在機器人領域的技術開發(fā)方面， 一直保持著世界領先地位。 再有，美國主 要做高附加值的產(chǎn)業(yè)，比如軍用機器人，目前世界銷售的 9000 臺軍用機器人之 中，有60%來自美國。比如：美國最近研制成功的 Big Dog軍用機器人，能負重 100公斤，行進速度跟人相當，每小時達到五公里，還能適應各種地形，即使是 在側面受到?jīng)_擊時也能保持很好的系統(tǒng)穩(wěn)定性。在各種機器人中，工業(yè)機器人應用較早，發(fā)展最為成熟。同時，技術的不斷 進步一直在牽引著機器人學科的發(fā)展， 使機器人的應用領域從工業(yè)機器人擴展到 特種機器人和服務機器人等。機器人

3、技術也正越來越深刻地影響著我們的生活。 機器人不但將在工廠、實驗室與人一起工作，還將在車站、機場、碼頭、交通路 口為人們指引路徑、回答問題、幫助行人。機器人還將步入千家萬戶，為老人端 茶送水， 護理傷病人等等。 未來機器人將會越來越廣泛地進入人類社會， 人類對 機器人的依賴會如同現(xiàn)時對待計算機一樣， 即使是短時間的離開都可能會造成很 大不便。機器人化是先進制造領域的重要標志和關鍵技術， 針對先進制造業(yè)生產(chǎn)效率 提高的諸多瓶頸問題， 尤其是在汽車產(chǎn)業(yè)中， 機器人得到了廣泛的應用。 如在毛 坯制造 （沖壓、壓鑄、鍛造等 ） 、機械加工、焊接、熱處理、表面涂覆、上下料、 裝配、檢測及倉庫堆垛等作業(yè)中

4、， 機器人都已逐步取代了人工作業(yè)。 目前汽車制 造業(yè)是所有行業(yè)中人均擁有機器人密度最高的行業(yè)，如 2004 年德國制造業(yè)中每 1萬名工人中擁有機器人的數(shù)量為 162臺，而在汽車制造業(yè)中每 1 萬名工人中擁 有機器人的數(shù)量則為 1140 臺；意大利的這一數(shù)值更能說明問題， 2004 年意大利 制造業(yè)中每 1 萬名工人中擁有輔助操作的機器人數(shù)量為 123 臺，而在汽車制造業(yè) 中每 1 萬名工人中機器人的擁有數(shù)量則高達 1600 臺。在國外，應用于制造業(yè)的機器人取得了較顯著進展， 已成為一種標準設備而 得到工業(yè)界廣泛應用， 從而也形成了一批在國際上較有影響力的、 知名機器人公 司。如德國的KUKA瑞

5、典的ABB日本的安川等。據(jù)專家預測，機器人產(chǎn)業(yè)是繼 汽車、計算機之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會 （UNECE和國際機器人聯(lián)合會（IFR）的統(tǒng)計，2002年至2004年，世界機器人市場 年增長率平均在 10%左右， 2005 年達到創(chuàng)紀錄的 30%， 2007年全球機器人實際安 裝量達到 650 萬臺，機器人安裝量比 2006 年增加 3%，達到了 114365臺。據(jù)統(tǒng) 計，近年來全球機器人行業(yè)發(fā)展迅速， 2008 年全球機器人行業(yè)總銷售量比 2006 年增長 25。而無論在使用、生產(chǎn)還是出口方面，日本一直是全球領先者，目 前日本已經(jīng)有 130 余家專業(yè)的機器人制造商。

6、 世界各國主要行業(yè)對機器人的需求 詳人已應用在汽車制造廠的焊裝線上， 我國現(xiàn)有機器人研究開發(fā)和應用工程單位 200 多家，其中從事機器人研究和應用的有 75 家，共開發(fā)生產(chǎn)各類機器人約 3000 多臺， 90%以上用于生產(chǎn)，引進機器人做應用工程的約 1000多臺。在國內，機器 人產(chǎn)業(yè)剛剛起步，但增長的勢頭非常強勁，我國機器人經(jīng)過 20多年的發(fā)展已在 產(chǎn)業(yè)化的道路上邁開了步伐。 近幾年，我國應用于制造業(yè)的機器人及自動化生產(chǎn) 線和工程項目、相關產(chǎn)品的年產(chǎn)銷額已近五億元。我國的機器人產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)比較少， 目前沈陽新松機器人股份有限公司、 哈 爾濱博實自動化設備有限責任公司和北京機械工業(yè)自動化研究所工

7、程中心是三 家主要生產(chǎn)基地， 每家企業(yè)年產(chǎn)值相比國外企業(yè)仍有較大的差距， 其中還包括一 些機器人外圍產(chǎn)品， 沒有形成規(guī)?；a(chǎn)， 規(guī)模經(jīng)濟并不突出。 由于機器人在研 制、設計和試驗過程中， 經(jīng)常需要對其運動學、 動力學性能進行分析以及進行軌 跡規(guī)劃設計， 而機器人又是多自由度、 多連桿空間機構， 其運動學和動力學問題 十分復雜， 計算難度和計算量都很大。 若將機械手作為仿真對象， 運用計算機圖 形技術、CAD技術和機器人學理論在計算機中形成幾何圖形，并動畫顯示，然后 對機器人的機構設計、 運動學正反解分析、 操作臂控制以及實際工作環(huán)境中的障 礙避讓和碰撞干涉等諸多問題進行模擬仿真， 這樣就可以

8、很好地解決研發(fā)機器人 過程中出現(xiàn)的問題，也能極大的促進我國機器人技術的發(fā)展 。從整體上來說， 我國機器人產(chǎn)業(yè)還很薄弱， 機器人研究仍然任重而道遠。 我 國市場上機器人總共擁有量近萬臺，僅占全球總量的 0.56%，其中完全國產(chǎn)機器 人行業(yè)集中度僅為占 30%，其余皆為從日本、美國、瑞典、德國、意大利等20多個國家引進。 究其原因， 很大程度在于自主品牌不夠， 發(fā)展壯大自主品牌及其 自動化成套裝備產(chǎn)業(yè)成為當務之急， 由于機器人是最典型的機電一體化、 數(shù)字化 裝備，技術附加值很高， 應用范圍很廣， 作為先進裝備制造業(yè)的支撐技術和信息 化社會的新興產(chǎn)業(yè)， 將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展起著越來越重要的作用。

9、國外專家 預測，機器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車 計算機之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術產(chǎn)業(yè)。 隨著 我國企業(yè)自動化水平的不斷提高、 人民生活需求水平的提高， 機器人市場也會越 來越大，這就給機器人研究、開發(fā)、生產(chǎn)者帶來巨大商機，目前中科院常州中心 常州機械電子工程研究所致力于機器人及智能裝備技術的開發(fā)。我國機器人市場競爭越來越激烈， 中國制造業(yè)面臨著與國際接軌、 參與國際 分工的巨大挑戰(zhàn)，加快機器人技術的研究開發(fā)與生產(chǎn)是我們抓住這個歷史機遇的 主要途徑。 因此我國機器人行業(yè)要認識到以下幾點情況： 第一，機器人技術是我 國由制造大國向制造強國轉變的主要手段和途徑， 政府要對國產(chǎn)機器人有更多的 政策與經(jīng)濟支持，參

10、考國外先進經(jīng)驗，加大技術投入與改造；第二，在國家的科 技發(fā)展計劃中， 應該繼續(xù)對智能機器人研究開發(fā)與應用給予大力支持， 形成產(chǎn)品 和自動化制造裝備同步協(xié)調的新局面；第三，部分國產(chǎn)機器人已經(jīng)與國外相當， 企業(yè)采購機器人時不要盲目進口，應該綜合評估，立足國產(chǎn)。據(jù)資料顯示，截止 2008 年底我國制造業(yè)擁有 31400臺機器人，國產(chǎn)的不足 千臺，但還缺乏整體核心技術的突破，尤其在自動控制、精加工和材料方面，具 有中國知識產(chǎn)權的機器人很少， 不少關鍵元器件至今尚不能自己生產(chǎn)或者性能不 高，這些因素已經(jīng)開始嚴重影響國產(chǎn)機器人做大做強步伐。目前，國際制造業(yè)中心正向中國轉移， 用信息化帶動工業(yè)化、 用高新技

11、術改 造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)已成為江蘇省工業(yè)發(fā)展的必由之路。 作為先進制造裝備之典型代表的 機器人必將有一個大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間，市場前景廣闊。雖然我國目前的機器人市場不大，但其潛在市場很大。汽車、工程機械、電 子、電機和金屬加工等工業(yè)仍是應用機器人的主要部門。在這些部門，機器人的裝機臺數(shù)與實際需要相差甚遠，有很大的市場。對于建筑、包裝、空間、海洋、 采礦（含海底采礦）、電力、農(nóng)林和醫(yī)療等新的領域，其機器人市場也是很大的。 只要用得成功，就比較容易推廣應用。擴大機器人的應用領域是開拓國內機器人 市場的必要舉措之一。見圖2所示宜馬丄業(yè)丄比 取于電氣工業(yè)了骼槨膠氏平料工業(yè)7%全耀判胡業(yè)包胡 機械得號（圖2世界各國主要行業(yè)對機器人的需求分布）在發(fā)達國家，以工業(yè)機器人為基礎的自動化生產(chǎn)線成套裝備已成為自動化裝 備的主流及未來發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機械等行業(yè)已大 量使用機器人自動化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率。目前，典型的成套裝 備有：大型轎車殼體沖壓自動化系統(tǒng)技術和成套裝備，大型機器人車體焊裝自動化系統(tǒng)技術和成套裝備，電子電器等機器人柔性自動化裝配及檢測成套技術和裝 備，機器人發(fā)動機、變速箱裝配自動化