服務機器人“井噴”發展勢不可擋

■董 鵬 孫 勇 李之華

全球工業機器人技術發展趨勢

機器人技術的產生和發展，是各個領域、多學科、綜合性科學技術發展的結果，它綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，而且仿人形機器人還與生物學、社會學、心理學等很多領域有關。機器人是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。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。

2010年，我國機器人產值僅占全球機器人市場規模的二十分之一。在工業機器人應用最集中的汽車行業，日本每萬名生產工人中就擁有1700多臺機器人，意大利則是1600臺，而我國每萬名工人擁有的機器人數量還不足90臺。從2011開始，我國機器人應用市場已初具規模。2011全球機器人市場增長10%左右，我國增長達51%，增速位居全球第一，絕對增量僅次于日韓，排在全球第三。這種 “井噴式”的市場需求對產業、技術的拉動將十分明顯。

全球現役工業機器人運用廣泛，過去的10年工業機器人的技術水平取得了驚人的進步，傳統的功能型的工業機器人已趨于成熟，各國科學家正在致力于研制具有完全自主能力的、擬人化的智能機器人?，F役機器人的平均壽命在10年以上，還可能高達15年以上，它們還易于重新使用。由于機器人及自動化成套裝備對提高制造業自動化水平，提高產品質量、生產效率、增強企業市場競爭力和改善勞動條件等起到了重大的作用，加之成本大幅度降低和性能的高速提升，其增長速度較快。在國際上，工業機器人技術在制造業應用范圍越來越廣闊，其標準化、模塊化、智能化和網絡化的程度也越來越高，功能越來越強，正朝著成套技術和裝備的方向發展，工業機器人自動化生產線成套裝備已成為自動化裝備的主流及未來的發展方向。工業機器人在搬運、焊接、裝配、噴涂、涂膠等生產環節的廣泛應用，使得國內的工業機器人制造商也有了施展抱負的空間。

與此同時，隨著工業機器人向更深更廣的方向發展以及智能化水平的提高，工業機器人的應用已從傳統制造業推廣到其他制造業，進而推廣到諸如采礦、農業、建筑、災難救援等非制造行業，而且在國防軍事、醫療衛生、生活服務等領域，機器人的應用也越來越多，如無人偵察機 （飛行器）、警備機器人、醫療機器人、家用服務機器人等均有應用實例。機器人正在為提高人類的生活質量發揮著越來越重要的作用，已經成為世界各國搶占的高科技制高點。在機器人應用工程方面，世界各國主要行業對工業機器人的需求分布及應用類型見圖1所示。我國根據實際情況，設計建成多條機器人焊裝生產線、裝配機器人生產線和噴涂生產線，還設計開發了很多關鍵工位機器人工作站。

據統計，我國工業機器人的需求量以每年30%以上的速度增長。我國工業機器人2005年擁有量增至7600臺，年銷售額約為28.7億元；2010年擁有量為17300臺，年銷售額約為93.1億元。有關專家預測，根據發達國家產業發展與升級的歷程和工業機器人產業化發展趨勢，到2015年我國工業機器人市場的容量將達十幾萬臺套以上。統計數據顯示，我國市場上工業機器人總共擁有量近萬臺，占全球總量的0.56%，國產工業機器人目前主要以國內市場應用為主，年出口量為100臺左右，年出口額為0.2億以上。國內的機器人技術研發力量已經具備了大型機器人工程設計和應用的能力，整體性能已達到國際同類產品的先進水平，而整體價格僅為國外同類產品的三分之二甚至一半，具有良好的性能價格比和市場競爭力。目前，僅深圳市機器人協會就有63家專業的機器人企業，2011年產值達160億元，這些企業平均年增速為50%～60%。

據國際機器人聯盟 （IFR）2011年發布的數據顯示，2010年世界專業服務機器人銷量約為13741臺，增長4%，銷售額為32億美元，同比增長15%；在個人/家用服務機器人方面，2010年服務機器人銷量約為220萬臺，增長35%，銷售額為5.38億美元，增長39%。預計未來幾年服務機器人將保持快速發展的態勢，到2015年銷售額將達到85億美元。

我國工業機器人市場需求

圖1 各國主要行業對工業機器人的需求分布及應用類型

圖2 2012-2015年全球服務機器人市場規模預測

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，銷售額為6.7億元。2005年時擁有量達到7000臺，年銷售額增長至28.7億元。近幾年來，隨著經濟的快速增長，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安裝量都在快速增長。例如，2006年我國工業機器人新安裝臺數為5770臺，2007年為6581臺，2008年為7900臺，2009年為5000臺，截至2009年末，我國工業機器人安裝量為36800臺。2011年我國工業機器人的裝機量為9500臺。根據國際機器人聯合會和美國國家機器人協會最新推測數據數據，2012年我國工業機器人年安裝臺數將達10000，屆時安裝量將達60400臺。

工業機器人正得到越來越多企業的喜愛。有專家預測，未來幾年，隨著我國制造業特別是電子器械、精密儀器、汽車及汽車零部件制造業的發展，工業機器人的裝配量將快速增長。加之工業機器人應用領域正逐漸向電子信息產業以及建筑、采礦等領域延伸，預計未來3年至5年工業機器人年均增速有望達到25%左右。

歸納起來，國內工業機器人市場具有如下特征：

一是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。自2000年，我國汽車行業進入高速增長期，作為自動化程度高、技術資金密集型產業，汽車行業的增產擴能拉動了工業機器人的需求。

二是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一半以上。

三是外商獨資企業、中外合資企業是目前工業機器人的主要用戶。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。

四是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車等開始應用焊接機器人，如液化石油氣運輸船舶也開始采用焊接機器人，焊接速度和焊接質量得到明顯提高。

五是勞動力成本的不斷提高促使工業機器人不斷進入企業。隨著經濟的發展，制造業工人從早期的僅解決溫飽問題到現在對薪資和工作條件提出更高要求，像焊接、噴涂等惡劣工作條件的崗位將會被機器人代替。勞動力價格上漲推高生產成本，被認為是工業機器人快速進入生產的原因之一。十幾萬元一臺的機器人，在10年前對于我國客戶來說，確實價格不菲。2001年，廣州工業機器人僅每月電費一項支出就高達近800元，比當地農民工月工資高20%。但是隨著 “劉易斯拐點”的出現，勞動力成本大幅上漲。以2001年不變價格計算，農民工月工資在2010年達到1383元，比十年前增加了一倍多。相比之下，工業機器人的價格不升反降?，F今機械手臂的價格已經是20年前的一半。因此有關人士預言，再過幾年只要設備與輔助設備的售價持續降低，工人薪資成長的趨勢沒有改變，亞洲地區使用機器人進行生產自動化必定是無法避免。工業機器人的發展已經勢不可擋。

六是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世界著名機器人生產廠家的目光。安川電機宣布在我國江蘇常州市設立產業機器人生產基地，于2012年初動工，2013年春季開始正式生產，主要生產面向我國等亞洲新興國家汽車行業用焊接機器人，到2015年工廠職工達到200人，年生產能力為6000臺。我國是ABB在全球的第一大市場和意大利機器人的第一大進口國。

工業機器人產業化的幾個條件

工業機器人是先進制造業中不可替代的重要裝備和手段，是衡量一個國家制造業水平和科技水平的重要標志。我國已經是世界公認的制造業大國，但隨著勞動力成本的不斷提高，經濟發展模式必須進行調整，生產自動化、發展高科技產業已經成為必由之路。

一是國家政策支持。國家政策支持是加速高新技術產業化的重要前提，機器人屬于國家戰略性高技術，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。國家在資金、稅收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。

二是推動產學研聯盟建設，形成強大的研究、開發和應用隊伍。工業機器人涉及機械、自動化、計算機、人工智能等諸多學科，只有將國內所有力量組織起來，群策群力，才能將技術研究搞上去，并與國外大公司進行競爭。

三是盡快改變關鍵元器件主要依賴進口的局面。成本和整體解決方案已成為企業選擇工業機器人的首要因素，成本居高不下是制約國產機器人進一步發展的關鍵因素之一，除了受到批量較小影響外，國產機器人發展主要受到關鍵元器件價格的制約。

四是除了努力提高工業機器人性能外，我國還要大力加強大型、專業應用工程軟件開發工作。在工業機器人作業系統中，周邊裝備和控制單元占總成本的80%，這些裝置的研發與集成決定著整個作業系統的開發周期，其技術性能直接影響系統的生產效率和產品質量，機器人作業系統開發已成為制約工業機器人推廣應用的關鍵因素之一。

五是努力進入汽車領域，并積極開拓新的應用市場。汽車業是工業機器人應用大戶，我國將汽車業作為支柱產業加以發展，雖然國外工業機器人廠家在此領域具有較明顯優勢，但仍可以避實就虛，在眾多中小企業中大顯身手。

六是加強人才隊伍建設。給高技術人才創造發揮聰明才智的長效機制，吸引人才，培養人才，留住人才，高新技術企業的競爭是人才的競爭，沒有人才，何談發展。

隨著科技的發展及研發成本的降低，新型機器人正開始逐步進入市場，形成一門新興的產業。時至今日，機器人已發展至第三代智能機器人，而服務機器人正是第三代機器人的典型代表?？茖W家們已在服務機器人領域的移動機構設計、傳感器融合與環境建模技術、路徑規劃技術、能源技術、智能控制技術、人機交互技術、成本控制等方面的研究都取得了長足的進步。我國應該抓住這次機遇，制定相關政策措施，大力發展我國的機器人產業，同時利用機器人及自動化裝備改造和提升我國制造業水平，加速實現我國產業結構調整和優化升級。各行各業的生產制造在我國聚集，有利于機器人在應用中走進廠房，也方便制造商根據生產需求因地制宜地更新升級機器人。機器人的應用前景非常廣闊，不僅將普遍進入流水線制造，在生產生活的方方面面都將有機器人的身影，需求也將越來越大。一個“家家都有機器人、廠廠都有機器人”的時代或已不再遙遠。