導讀：工業機器人作為最典型的機電一體化數字化裝備，技術附加值很高，應用范圍很廣，作為先進制造業的支撐技術和信息化社會的新興產業，將對未來生產和社會發展起著越來越重要的作用。隨著企業自動化水平的不斷提高，機器人自動化生產線的市場肯定會越來越大，將逐漸成為自動化生產線的主要形式。

    自從20世紀60年代初人類制造了第一臺工業機器人以后，機器人就顯示出了極強的生命力。日本政府對工業機器人產業和應用實施了積極的扶植政策，率先從美國引進了機器人技術，僅用十幾年的時間，在日本就實現了工業機器人的產業化和推廣應用?，F在，在工業發達國家中，工業機器人已經廣泛應用于汽車及汽車零部件制造業、機械加工行業、電子電氣行業、橡膠及塑料工業、食品工業、物流等諸多領域中。作為先進制造業中不可替代的重要裝備和手段，工業機器人已經成為衡量一個國家制造水平和科技水平的重要標志。

　　在國外，工業機器人技術日趨成熟，已經成為一種標準設備被工業界廣泛應用。從而，相繼形成了一批具有影響力的、著名的工業機器人公司，其中包括：瑞典的ABB，日本的FANUC、YASKAWA、MOTOMAN,德國的KUKA，美國的AdeptTechnology，意大利COMAU，這些公司已經成為其所在國家的支柱企業。

　　我國的工業機器人研究開始于20世紀70年代，由于當時經濟體制等因素的制約，發展比較緩慢，研究和應用水平也比較低。1985年，隨著工業發達國家開始大量應用和普及工業機器人，我國在“七· 五”科技攻關計劃中將工業機器人列入了發展計劃，由當時的機械工業部牽頭組織了點焊、弧焊、噴漆、搬運等型號的工業機器人攻關，其他部委也積極立項支持，形成了中國工業機器人第一次高潮。

　　進入20世紀90年代后，為了實現高技術發展與國家經濟主戰場的密切銜接，863計劃確定了特種機器人與工業機器人及其應用工程并重、以應用帶動關鍵技術和基礎研究的發展方針。經過廣大科技工作者的辛勤努力，開發了7種工業機器人系列產品，102種特種機器人，實施了100余項機器人應用工程。

　　在20世紀90年代末期，我國建立了9個機器人產業化基地和7個科研基地，包括沈陽自動化研究所的新松機器人公司、哈爾濱工業大學的博實自動化設備有限公司、北京機械工業自動化研究所機器人開發中心、海爾機器人公司等。產業化基地的建設帶來了產業化的希望，為發展我國機器人產業奠定了基礎。經過廣大科技人員的不懈努力，我國目前已經能夠生產具有國際先進水平的平面關節型裝配機器人、直角坐標機器人、弧焊機器人、點焊機器人、搬運碼垛機器人和AGV自動導引車等一系列產品，其中一些品種實現了小批量生產。一批企業根據市場的需求，自主研制或與科研院所合作，進行機器人產業化開發。如奇瑞汽車與哈工大合作進行點焊機器人的產業化開發、西安北村精密數控與哈工大合作進行機床上下料搬運機器人的產業化開發、昆山華恒與東南大學等合作開發弧焊機器人、廣州數控開發焊接機器人、鹽城宏達開發弧焊機器人。

　　但是，我國目前還沒有像日本的FANUC和德國的KUKA那樣的形成規模的工業機器人制造廠，工業機器人產業目前在我國還僅僅處于萌芽階段。隨著我國現代制造業的發展，我國工業機器人的需求量在快速增長。

　　工業機器人作為最典型的機電一體化數字化裝備，技術附加值很高，應用范圍很廣，作為先進制造業的支撐技術和信息化社會的新興產業，將對未來生產和社會發展起著越來越重要的作用。國外專家預測，機器人產業是繼汽車、計算機之后出現的一種新的大型高技術產業。隨著我國工業企業自動化水平的不斷提高，工業機器人市場也會越來越大，這就給工業機器人的研究、開發、生產商帶來巨大商機。然而機遇也意味著挑戰，目前全球各大工業機器人供應商都已大力開拓中國市場，因此中國必須大力發展機器人產業，通過發揮中國生產制造優勢，提高自主創新能力，尋求有特色的發展道路，在國家相關政策的支持下扶持和鼓勵一大批民族的機器人產業成長壯大。

　　工業機器人的需求與前景

　　我國目前正從勞動密集型向現代化制造業方向發展，振興制造業、實現工業化是我國經濟發展的重要任務。從制造業的發展歷程看，生產手段必然要經歷機械化、自動化、智能化、信息化的變革。隨著國民經濟的快速發展以及生產技術的不斷進步和勞動力成本的不斷上升，如何進一步提高生產率、提高產品質量、降低勞動強度、改善勞動條件已經成為不少企業不得不考慮的問題。作為先進制造業中不可替代的重要裝備和手段，工業機器人的應用和普及自然成為企業較理想的選擇。機器人工作站，特別是機器人自動化生產線的不斷出現，不僅大大增強了企業競爭力，也給用戶帶來了顯著效益，隨著企業自動化水平的不斷提高，機器人自動化生產線的市場肯定會越來越大，將逐漸成為自動化生產線的主要形式。

　　目前，世界工業機器人裝機總量已達到一百多萬臺，主要分布在日本、美國、德國等技術發達國家的制造業中。在中國現在已有3萬多臺工業機器人在運行使用，但與工業發達國家相比仍然有很大的差距。汽車業是工業機器人應用大戶，從汽車制造業每萬名生產工人占有機器人的數量來看，日本1710臺、意大利1600臺，法國1120臺，西班牙950臺，美國770臺，英國610臺，瑞典630臺，而我國還不到90臺（汽車產業職工人數約為356萬，參見汽車工業協會2008年11月數據）。由此可見，我國汽車工業的工業機器人市場遠未飽和。僅我國汽車工業就存在一個龐大的工業機器人市場，如果考慮到我國整個制造業的需要，工業機器人市場則更加龐大。

　　長期以來，由于我國人口眾多、勞動力價格低廉、生產技術水平又相對落后，工業機器人的應用受到了很大限制。改革開放后，隨著大量外資、合資企業的出現以及國內企業技術水平的不斷提高，特別是汽車業的快速發展，我國工業機器人應用情況發生了相當大的變化。據統計，“九·五”期間，我國工業機器人的需求量以每年30%以上的速度快速增長。至2000年時，我國工業機器人的擁有量已達3500臺左右，主要包括點焊、弧焊、噴漆、注塑、裝配、搬運、沖壓等各類機器人；至2005年擁有量達到7000臺。近幾年來，隨著經濟的快速境長，特別是汽車業的高速發展，我國每年新增的工業機器人臺數以及總擁有量都在快速增長。廣泛采用工業機器人，不僅可以有效提高產品質量，而且對保障人身安全、改善勞動環境、減輕勞動強度、提高勞動生產率、節約材料消耗以及降低生產成本都具有十分重要的意義。

　　歸納起來，中國工業機器人市場具有以下特征：

　　（1）國內汽車業的高速發展有力促進了工業機器人市場的發展。汽車制造業屬于技術、資金密集型產業，也是自動化程度要求高、競爭相當激烈的行業。自2000年開始，受國家宏觀政策調控及居民消費水平提高的影響，我國汽車業進入高速增長期。面對這種局面，國際汽車巨頭紛紛進入中國市場，與我國企業合資設廠或擴大原有生產規模，國內企業也紛紛轉型或加大對汽車行業的投資，整個行業增產擴能增加了對工業機器人的需求?？梢哉f，汽車工業的發展是近幾年我國工業機器人增長的主要原動力之一。

　?。?）沿海經濟發達地區是工業機器人的主要市場。我國工業機器人的使用主要集中在廣東、江蘇、上海、北京等地，其工業機器人擁有量占全國的一半以上。珠江三角洲地區和長江三角洲地區是我國經濟最發達的2個地區，其中長江三角洲地區在制造業中所占的比例越來越大。企業資金與技術實力雄厚、對產品質量和勞動生產率要求高，這促使企業使用較多的工業機器人。

　?。?）外商獨資企業、中外合資企業是目前工業機器人的主要用戶。工業機器人屬于技術含量高、價格相對昂貴的制造裝備。采用工業機器人較多的企業，一般對產品的質量要求較高，企業在市場上具有更高的影響力。外商獨資或中外合資企業自動化程度一般比較高，也導致工業機器人的需求量較大。

　?。?）國內一些現代化水平比較高的企業開始越來越多地應用工業機器人。國內一些汽車廠家如奇瑞等為了提高產品競爭力，開始較多地應用工業機器人。軍工企業特別是坦克裝甲戰車等開始應用焊接機器人，焊接速度與焊接質量得到明顯提高。在船舶行業中，一些特種船舶，例如液化石油氣運輸船舶，也開始采用焊接機器人進行焊接作業。由于我國基礎設施建設的高速發展，工程機械行業繁榮壯大，也成為應用焊接機器人較多的行業之一。在鐵路機車行業，由于我國貨運、客運、城市地鐵等需求量的不斷增加，以及列車提速的需求，機器人的需求也一直處于穩步增長態勢。

　?。?）勞動力成本的不斷提高促使工業機器人不斷進入企業。長期以來，由于機器人成本較高而勞動力價格相對低廉，我國大部分企業主要是勞動密集型企業。隨著經濟的持續快速發展，國內相當數量的企業技術實力得到很大提高，生產設備更新換代，勞動力供應格局也逐步從買方市場轉為賣方市場，由供遠大于求轉向供求平衡。作為制造業主力的農民工也從早期的僅解決溫飽問題到現在對薪資和工作條件提出了更高的要求。為了更好地適應市場經濟發展的需要，提高生產率、產品質量和企業競爭力，改善工人勞動條件，企業對工業機器人的需求自然不斷增加。利用機器人技術提升我國工業發展水平，完成從制造業大國向制造業強國的轉變，已經逐步成為全社會的共識。

　?。?）國外機器人公司緊緊抓住中國的工業機器人市場。我國日益增長的工業機器人市場以及巨大的市場潛力吸引了包括瑞典的ABB公司，日本的安川電機、FANUC、OTC、松下、川崎重工，德國的KUKA、CLOOS、REIS，意大利的COMAU以及奧地利的IGM公司等世界著名機器人生產廠家的目光，許多國外的機器人公司已經在中國設廠或經銷公司。

　　目前，我國進口的工業機器人主要來自日本，2004年日本對華銷售的工業機器人占我國進口工業機器人總數的一半，另一半是從歐洲進口的，如ABB、KUKA、COMAU工業機器人。

　　我國目前正從勞動密集型向現代化制造業方向發展，雖然工業機器人保有量已經達到一定規模，但與工業發達國家相比仍然有不少的差距，例如從汽車行業每萬名生產工人占有的機器人來講，中國仍然是世界上相對比較落后的國家之一。面對這樣龐大的潛在市場，發展中國的工業機器人產業將有廣闊的市場前景。

　　工業機器人系統與產品

　　工業機器人按應用的領域可以分為很多種類，從常用的機器人系列和市場占有量來看，點焊、弧焊、裝配、搬運、噴漆是主要的機器人品種。作為未來中國的工業機器人發展戰略，應該主要發展這幾種機器人，以此帶動整個工業機器人技術的發展和產業壯大。

　　1點焊機器人

　　用于點焊作業的工業機器人。它由機器人本體、計算機控制系統、示教盒和點焊焊接系統幾部分組成。點焊機器人常用的驅動方式為交流伺服電機，具有保養維修簡便、能耗低、速度高、精度高、安全性好等優點。

　　隨著汽車工業的發展，焊接生產線要求焊鉗一體化，重量越來越大，165kg點焊機器人是目前汽車焊接中最常用的一種機器人，國外點焊機器人已經有200kg、甚至負載更大的機器人。2008年9月，哈工大機器人研究所研制完成國內首臺165kg級點焊機器人，并成功應用于奇瑞汽車焊接車間。經過優化和性能提升的第二臺機器人完成并順利通過驗收，該機器人整體技術指標已經達到國外同類機器人水平。

　　2弧焊機器人

　　弧焊機器人是可以進行自動弧焊的工業機器人。中國在20世紀80年代中期研制出華宇-Ⅰ型弧焊機器人。一般的弧焊機器人由示教盒、控制盤、機器人本體及自動送絲裝置、焊接電源等部分組成，可以在計算機的控制下實現連續軌跡控制和點位控制，還可以利用直線插補和圓弧插補功能，焊接由直線及圓弧所組成的空間焊縫?；『笝C器人主要有熔化極焊接作業和非熔化極焊接作業2種類型，具有可長期進行焊接作業、保證焊接作業的高生產率、高質量和高穩定性等特點。

　　隨著技術的發展，弧焊機器人正向著智能化的方向發展，采用激光傳感器實現焊接過程中的焊縫跟蹤，提升焊接機器人對復雜工件進行焊接的柔性和適應性，結合視覺傳感器離線觀察獲得焊縫跟蹤的殘余偏差，基于偏差統計獲得補償數據并進行機器人運動軌跡的修正，在各種工況下都能獲得最佳的焊接質量。

　　國內新松機器人公司已經開發出RH6弧焊機器人，并進行了小批量生產，焊接質量達到了國外同類機器人產品的水平。

　　3搬運機器人

　　搬運機器人是可以進行自動化搬運作業的工業機器人。搬運機器人可安裝不同的末端執行器以完成各種不同形狀和狀態的工件搬運工作，大大減輕了人類繁重的體力勞動。目前世界上使用的搬運機器人愈10萬臺，被廣泛應用于機床上下料、沖壓機自動化生產線、自動裝配流水線、碼垛搬運、集裝箱等的自動搬運。部分發達國家已制定出人工搬運的最大限度，超過限度的必須由搬運機器人來完成。搬運機器人的最大負載可以達到500kg。國內哈爾濱博實自動化設備有限公司已經開發出負載100kg的搬運機器人。海爾機器人公司在直角坐標取料機械手產品開發方面已經進行了批量化生產。

　　4噴漆機器人

　　噴漆機器人是可進行自動噴漆或噴涂其他涂料的工業機器人。中國研制出幾種型號的噴漆機器人并投入使用，取得了較好的經濟效果。我國的噴漆機器人起步較早，北京機械工業自動化研究所研制出中國第一臺全電動噴漆機器人和中國第一條機器人自動噴漆生產線——東風汽車噴漆生產線，但是近幾年隨著對噴漆機器人質量要求的提高，噴涂機器人一般作為噴涂生產線的單元設

　　備集成在系統制造中，國內汽車身噴涂生產線市場大多被國外的機器人產品所占領，如德國的杜爾、日本的FANUC。

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　　5自動導引車（AGV）機器人

　　裝配型AGV主要用于汽車生產線，實現了發動機、后橋、油箱等部件的動態自動化裝配，也用于大屏幕彩色電視機和其他產品的自動化裝配線，極大提高了生產效率。搬運型AGV廣泛應用于機械、電子、紡織、造紙、卷煙、食品等行業。

　　新松公司設計、制造的自動導引車是新松公司的拳頭產品之一，擁有該領域內我國唯一自主知識產權，其系列產品有全方位運輸型AGV、全方位雙舉升裝配型AGV、叉車式AGV和激光導引車（LGV）。新松公司擁有20多年AGV生產、制造和現場應用經驗，其LGV的開發成功，使新松的LGV產品達到國際一流水平。主要特點在于：AGV是移動的輸送機，不固定占用地面空間；柔性大，改變運行路徑比較容易；較高的系統可靠性，即使一臺AGV出現故障，系統仍可正常運行；AGV系統可通過TCP/IP協議易與管理系統相連，是建設無人化車間、自動化倉庫，實現物流自動化的最佳選擇。

　　已具備的技術基礎和存在問題

　　1已經具備的技術基礎

　　從“七·五”期間的科研攻關及實施“863計劃”開始，我國有組織有計劃地發展工業機器人產業，經過十幾年來的研制、生產、應用，在技術攻關和設計水平上有了長足的進步。目前在一些機種方面，如弧焊機器人、點焊機器人、噴涂機器人、搬運機器人、裝配機器人、特種機器人(水

　　下、爬壁、管道、遙控等機器人)，基本掌握了機器人操作機的設計制造技術，解決了控制、驅動系統的關鍵技術，還掌握了自動化噴漆線、弧焊自動線(工作站) 及其周邊配套設備的全線自動通信、協調控制技術；在基礎元件方面，諧波減速器、機器人焊接電源、焊縫自動跟蹤裝置也有了突破。具體包括以下幾個方面：

　?。?）理論研究。

　　理論研究是工業機器人研制和應用的基礎，在機器人技術基礎方面，我國開展了機器人運動學、動力學與構型研究，機器人運動控制算法及機器人編程語言的研究，機器人內、外部傳感器的研究與開發，多傳感器控制系統的研究，離線編程技術，自診斷、安全保護技術等，基本掌握了工業機器人所有的關鍵技術。

　　（2）關鍵元器件開發。

　　在機器人單元技術和基礎元器件研究開發方面，我國研制出了交、直流伺服電機及其驅動系統、測速發電機、光電編碼器、液壓（氣動）元部件、滾珠絲杠、直線滾動導軌、諧波減速器、RV減速器、十字交叉滾子軸承、薄壁軸承等，并涌現出了一批具有較強實力的專業廠家。

　?。?）機器人系統設計技術。

　　在機器人控制裝置研制方面，我國已經開發出了雙CPU、多CPU和分級分層控制裝置；模塊化機器人控制器及相應控制單元。在機器人操作器研制方面，我國已經能夠設計和生產點焊、弧焊、噴漆、裝配等各類機器人，構型包括直角坐標式、平面多關節型、空間多關節型等，不少機器人擁有自主知識產權。

　　2產業化存在的問題

　?。?）基礎零部件制造能力差。盡管我國在工業機器人的相關基礎零部件方面已經有了很好的基

　　礎，但是無論從質量、產品系列方面，還是批量化供給方面都與國外的產品有較大的差距，特別是在高性能交流伺服電機和高精密減速器方面的差距尤為明顯?，F在我國制造的工業機器人很大一部分還得從國外進口伺服電機和減速器，這就影響了機器人的價格競爭能力。

　?。?）中國的工業機器人還沒有

　　形成自己的品牌。目前，盡管已經有一批企業在從事工業機器人技術的開發，但是都沒有形成較大的規模，缺乏市場品牌的認知度，在機器人的市場方面一直面臨國外品牌的競爭壓力。國外機器人作為成熟的產業，采用降低整機價格，吸引國內的企業購買、而后續的維護備件費用卻很高的策略，逐步占領中國的市場。

　?。?3）國家在鼓勵工業機器人產品研發方面的政策很少。

　　日本政府為了鼓勵企業生產和使用機器人制定了相關的扶植和激勵政策，極大地促進了工業機器人產業的發展和工業機器人推廣應用。目前日本已經成為工業機器人第一產業大國，也是工業機器人應用數量最多的國家，日本使用的工業機器人的數量大約占世界總量的1/2。

　　3需要開展關鍵技術研究

　　工業機器人技術盡管發展得相對成熟，但是工業機器人技術也在不斷的發展，滿足不同產品需求的新的機器人構型，如具有力覺、視覺及多種傳感器的機器人運動控制技術，滿足機器人的負載能力越來越高的控制系統，新的機器人驅動及傳動器件等技術都在飛速發展。中國的工業機器人如果要實現產業化，還需在下述技術上開展研究:

　?。?）機器人本體優化設計技術；

　?。?）新一代智能機器人控制器技術；

　?。?）關鍵機器人部件單元制造技術；

　?。?）機器人離線編程與仿真技術；

　?。?）基于外部傳感技術的機器人運動控制；

　　（6）工業機器人產業化制造技術；

　　（7）工業機器人故障遠程診斷與修復技術；

　?。?）工業機器人與成套裝備協調作業技術；

　?。?）復雜機電系統機構優化設計技術及對系統性能的影響分析；

　?。?0）具有柔性、高加速度、大負載機器人機構動力學建模、模型簡化、辨識及控制方法。

　　工業機器人發展與建議

　?。?）以市場需求為導向，抓住幾個重點產品集中突破。

　　市場需求是一個產品能否發展并形成產業的根本，在中國現階段應該集中主要的技術力量和資金重點推進2~3 種工業機器人的產業化開發，形成規模應用和總體技術的突破，以此帶動我國機器人相關零部件生產企業的積極性和配套生產能力，具備與國際品牌工業機器人局部競爭的能力，為工業機器人產業化發展打好基礎。汽車工業是工業機器人應用大戶，我國已將汽車業作為支柱產業加以支持和發展，汽車行業中的機器人應該作為主導支持發展的對象。

　?。?）通過國家的行為來設立專項，發展我國自己的工業機器人產業。

　　因為我們必須在自己的民族產業鏈上應用自己的機器人產品，擺脫國外的壟斷。特別是新一代工業機器人，要用我國自己的器件來做，降低成本，在國家的專項之中還要突破電機驅動器、高精密減速器、機器人專用多軸控制器等關鍵器件的生產制造技術，才能使機器人產業得以健康發展。同時以多臺機器人的整線成套設備技術作為專項的重點，引導汽車企業對國產機器人的批量化應用。

　?。?）以企業為主體，推動產學研聯盟建設，形成強大的研究、開發和銷售應用隊伍。

　　企業是機器人產業化的主體，應該優先篩選具有明確發展目標、有明確的機器人應用對象和市場需求容量及能夠先期有一定量資金投入的企業作為機器人產業化資助的重點對象，同時充分利用現有強勢研究單位在工業機器人技術開發上的技術積累，不搞重復工作，建立合理的技術開發、生產銷售及應用的管理及激勵機制充分發揮各方面的積極因素，按企業化的管理進行項目的實施，建立起集機器人研究開發、集約化配套生產、社會化銷售服務為一體的企業集團。

　　（4）國家政策支持是加速機器人產業化的重要前提。

　　機器人屬于國家戰略性高新技術，是多項前沿技術和綜合實力的體現，國家應該制定長遠政策加以規劃和發展。國內機器人公司目前面臨許多困難，在技術、人才、資金等方面面臨著國外大公司的激烈競爭。與國外的大公司相比，國內公司在各個方面都存在不小差距，需要國家在資金、稅收、產品銷售補貼等各個方面給予一定的優惠政策，把機器人產業發展納入到重要產業政策中，鼓勵企業采用國產機器人。工業機器人作為高新技術產品，應該比照新能源中的電動汽車，出臺相應的扶植政策，例如購買一臺國產機器人，給予財政補貼，將會提高工業機器人產品生產與使用的積極性。另外，應加大工業機器人整機的進口稅，降低工業機器人用伺服電機和減速器等元器件的進口稅，以此支持我國工業機器人產業的發展。為避免危險惡劣的工作環境導致工人工傷事故和職業病，保護工人的身心安全，對一些特殊工種，如噴漆、鑄造、有毒有害工種等通過勞動法強制采用工業機器人來代替，這樣可以大大增加工業機器人的需求數量。

   目前我國國民經濟的快速發展，先進制造業已進入一個新的發展階段。隨著經濟全球化和進程的加快，中國制造業面臨著與國際接軌、參與國際競爭的局面。如何適應快速變化的國內外市場需求，如何以高質量、低成本、快速反應的手段在市場中取得生存和發展，已是我國企業不容回避的問題，這些問題為工業機器人的應用提供了大的市場需求，促使中國工業機器人的應用市場日趨成熟。工業機器人的制造及應用水平代表了一個國家的制造業水平，因此建議必須從國家高度認識發展中國工業機器人產業的重要性，這是我國從制造大國向制造強國轉變的重要手段和途徑。中國機器人產業的發展正處于關鍵的轉折點，如果政府的扶持力度再向前推進一步，中國的機器人產業將會躍過目前的“臨界期”，跨上一個新的臺階，進入快速發展階段。