机器人技术国内外发展状况

刘占宁

摘要：經济化进程的实际发展中，国内外工业的发展逐渐实现转型，工业自动化的水平不断提升，先进的设备以及技术的应用逐渐变得广泛，工业机器人在国内工业生产中是非常关键是设备，作为典型的高科技产品，工业机器人的发展水平体现出国家工业的整体水平，也关系到国家工业的整体发展。

关键词：工业机器人；关键技术发展；应用

工业机器人具有可编程、拟人化、通用性等多个显著的特点，其中涉及到的学科也是相对较为广泛，有机械、电子、计算机、传感器及通讯等多个领域。我国目前正处于社会主义现代化建设的关键时期，对于工业机器人的要求也就相对越来越严格，本文对国内外工业机器人的技术发展及其应用进行了简单的分析。

1我国机器人技术发展现状

1.1工业机器人行业的发展

近年来，我国机器人行业不断升温，产量迅速增加，市场需求也不断上升，受到资本市场热捧和政府扶持政策。2013年之前，沪深两市和机器人业务沾边的上市公司仅为35家左右，2017年有多家上市公司通过资本运作进入机器人行业。统计显示，目前两市机器人概念股多达68只，几近翻了一番。此外，还有未上市的相关机器人公司，如南京埃斯顿、广州数控等。

中国机器人产业联盟的统计数据显示，2016年，我国自主品牌工业机器人共生产销售22347台，比上年增长31.3%。近年来，随着刘易斯拐点的到来和人工成本的上升，越来越多的企业开始用机器人代替劳工，特别是在广东东莞和浙江温州等制造业集中的地区，以缓解用工荒和降低用工成本。

1.2工业机器人出口技术

杂度与发达国家相比存在差距按照Hausmann等（2007）的方法，利用联合国商品贸易统计数据库，选取中国、美国、日本、德国、意大利、韩国、印度7个国家，查询2001年～2016年HS6位数编码的工业机器人贸易数据，结合世界银行世界发展指数数据库中的各国人均GDP数据，计算出7国工业机器人出口技术复杂度绝对指数。可以看出，2004年之前我国工业机器人出口技术复杂度变化不大，2005年～2016年间除2009年由于国际金融危机影响出现小幅波动外，基本保持平稳上升的过程。这表明，我国工业机器人在出口规模扩大的同时，技术内涵不断优化。工业机器人出口技术复杂度绝对指数是以显示比较优势为权重对各出口国人均收入的加权平均，只要世界人均收入在增长，计算出来的工业机器人出口技术复杂度绝对指数就会增长。但是，单独分析我国工业机器人出口技术复杂度绝对指数的上升，只能说明我国工业机器人技术内涵的提升速度与世界的平均技术进步速度保持同步。为了深入认识我国工业机器人技术内涵与其他国家的发展差距，还必须进行国际比较。

1.3我国工业机器人生产处于粗放型增长阶段，技术水平存在差距

在计算工业机器人出口技术复杂度绝对指数的基础上，进一步计算出中国及世界主要国家工业机器人口技术复杂度相对指数。我国工业机器人相对出口技术复杂度在不断小幅上升，但一直低于世界平均水平。虽然工业机器人的出口技术复杂度在不断上升，但由于世界整体水平在不断上升，我国工业机器人出口技术复杂度与世界的平均水平相比，只是略有改善，相对出口技术复杂度指数从2001年的0.31上升到2016年的0.36。总之，我国工业机器人出口技术复杂度在不断上升，但技术内涵仍然停留在低端水平。造成这一局面的主要原因在于我国的要素禀赋。多年来，我国人力资源丰富，劳动力成本较低，市场对工业机器人的需求量一直不温不火。

近年来，随着用工成本的上升，国内厂商才开始用机器人代替人工以缓解用工荒和用工成本上升，市场需求量不断上升带动了工业机器人投资的增加。显然，目前我国工业机器人生产还停留在“重量不重质”的粗放型增长阶段，技术内涵有待进一步提升。

2国际机器人发展现状

世界各工业强国均看到了机器人在未来技术产业的重要性。2012年10月，韩国发布了“机器人未来战略展望2022”，其目的在于解决现阶段技术难题，扩大韩国的对外销售市场，提升韩国机器人产业实力；2014年6月，欧盟宣布将启动“火花”计划，到2020年，计划投入28亿欧元用于研发民用机器人。

机器人会像互联网技术一样使人类未来的生活产生根本性变革，机器人会像互联网一样遍及世界各地。一个国家的科技创新竞争力将取决于机器人产业的发展，机器人将会帮助人类完成复杂作业，在解决人类面临的不可再生资源利用、社会人口老龄化、家庭看护等众多挑战中发挥至关重要的作用。

美国是最早提出并制造工业机器人的国家，自1962年开始了机器人的研发设计，如今已经有了将近60年的发展，当下已经成为了全球范围内的机器人强国之一；而全球机器人技术发展最为先进的国家为日本，日本政府在2004年发布的“新产业发展战略”中所提及的7大产业，机器人就是其中之一，虽然比美国机器人技术发展略微落后6年左右，但是不论技术方面，还是市场需求方面，日本都可以被称为机器人大国；德国经历了残酷的两次世界大战，而直接导致了国内各行各业的劳动力极度缺乏，但是国民的技术能力水平却普遍较高，在上世纪70年代中后期，德国相关部门积极推行工业机器人的技术发展，使机器人广泛应用于一些高危、有毒害的环境岗位中。

3国内外机器人技术应用

工业机器人被广泛应用于当今社会的各行各业，其中汽车制造业对工业机器人的需求占比是最高的，据2012年美洲地区的数据统计显示，汽车及其零部件生产制造就占去了61%左右；而我国地区的汽车行业的机器人需求量也在持续增长，食品行业的需求也有所增加。工业机器人的应用，具体表现在焊接、喷涂、组装、运输及产品测试等方面。其中焊接方面已经有了多种自动机器人焊接工作站，此种焊接技术已被广泛应用于铁路、航天、汽车、军工生产等行业中，具有±0.05mm高精度特性，可以使焊接产品的质量维持在一个稳定的高效的范围内；喷涂方面，已经有了机器人涂胶工作台的应用，可有效将定位精度控制在0.1mm以下，在汽车、建材、光伏行业中都有较好的应用效果，使得产品的质量得到了充分的保证；组装方面，在各大工业制造行业中，都有机器人自动化输送线的应用，可直接节省大量人力、物力，相关工作人员只需要对机器人进行准确操作即可，能够快速精准的完成部件的运输装配。

同时在工业生产中，焊接、喷涂等特种工作岗位，对于工作人员的身体健康都会造成一定程度的危害，而机器人技术的合理应用，可明显改善工人的劳动强度及工作环境，达到当下国家要求的工业生产环保标准。

4工业机器人的关键技术发展趋势

4.1新材料技术

工业机器人的诸多部件需要具备极强的耐磨性，高刚性也是工业机器人材质要具备的特点，这样工业机器人的操作才会保持足够的精度和质量，工业机器人的制造材料要面临着极高的要求，尤其是材料化学元、金相组织等方面的控制。新材料技术在工业机器人的实际发展中是重要的技术发展方向。也是提升工业机器人整体生产水平的一种途径。

4.2人工智能技术

智能化以及拟人化作业也是现阶段工业机器人的主要发展方向，让工业机器人满足生产流水线的实际生产需要。如今来看人工智能是先进科技的代表，开发和拓展人的智能，是一种非常重要的技术领域。如今来看人工智能在诸多的领域得到了应用。但是整体上科学家还是没有对人脑运行的具体机制全面掌握，所以人工智能在不断完善以及更新中，在工业机器人中也是可以逐渐实现更高水平的应用，如今还无法设计出具备人一样高智能的产品以及工业机器人。

4.3新型伺服器技术

伺服器是制造工业机器人的重要技术，可以结合变化的对象物体，对工业机器人进行精准的控制，进行下一步骤的动作，伺服器的性能高低对工业机器人的整体质量是有决定性作用的。

4.4新型减速器技术

工业机器人的精度以及速度是一直以来重要的发展方面，也是对工业机器人整体性能进行评价的主要指标。工业机器人的高响应速度、高精度以及高稳定性是主要的技术发展方向，如今减速器已经无法满足工业机器人的实际发展。对新减速度技术展开研发以及应用是一种趋势。

5现阶段我国机器人研究已具备的技术基础

20世纪70年代，我国开始了机器人的研发制造，在一系列政策支持及市场需求的推动下，我国机器人产业发展取得了丰硕成果。目前在弧焊机器人、全自主编程智能工业机器人、人机互助协作机器人、智能型公共服务机器人、智能护理机器人等服务型机器人上攻克了重大技术难题。

5.1理论研究

机器人研发和应用的基础在于理论性问题的研究，在机器人理论技术研究方面，我国开展了机器人编程语言研究、机器人机构的运动学、动力学研究，机器人内、外部传感器的研究与开发，在控制技术、视觉标定、自我诊断修复、安全保护技术等方面，取得了显著成果。

5.2关键元器件开发

在机器人单元模块技术和基础元器件开发方面，我国研究制造出了交直流伺服电机和与之对应的驱动系统、测速发电机、光电编码器、谐波、RV减速器、十字交叉滚子轴承、薄壁轴承等产品。

5.3控制系统技术

控制研究是机器人研发的核心问题，我国已经开发出了双CPU、多CPU和分层分级控制设备，将机器人模块化控制及控制相应的单元组。

6实现我国工业机器人产业化的策略

对于如何实现我国工业机器人的产业化，基于目前了解的知识和方法，本文提出了以下几个方法，希望能够对相关企业起到一定的参考作用。首先国家要制定相关的政策来为工业机器人的发展创造一个有利的发展环境；其次创建产研学联盟也能够在很大程度上促进工业机器人产业化进程的发展；除此以外，还应该充分发挥市场需求的导向作用，利用这个来促进机器人市场的发展。

6.1制定相关的政策

国家应该加大对于工业机器人技术的重视程度，并且制定相关的政策来推动其发展。一个有利的产业政策对于工业机器人的发展也起着巨大的推动作用，所以有关部门要根据目前的发展趋势制定出一个合适的产业政策。除了有关部门外，财政部门也应该在资金上面为工业机器人产业伸出援助之手，特别是在降低创新的所得税上面。另外，国家还应该在贷款方面大力支持工业机器人产业，向其开放无利息的绿色贷款通道。国家还应该依据目前的进出口情况对制定的政策进行适当的调整，为其开创更大的市场提供有利帮助。

6.2创建产研学联盟

创建产研学联盟是我国目前工业机器人产业的一个伟大创举，但其在实际的实施当中需要国家、公司以及相关部门等的共同支持。国家应该高度重视产研学联盟的创建，同时加大對于工业机器人行业的补助力度。其中像是专用多轴控制器、电机驱动器等项目都应该引起重视，重点扶持，因为他们的发展不仅可以带动工业机器人生产技术的发展，还可以促进生产水平的提高。国家应该高度重视产研学联盟的建立，发动其他从事科研的机构提供帮助，以助于早日实现工业化机器人的产业化。

结论

工业机器人对于当代社会发展具有至关重要的作用，可有效提高工作生产效率，保证产品质量，同时维护工作人员的身体健康。在未来的技术发展中，应立足于提高社会的思想认识，改善当下市场环境，实现技术研发的协同发展，同时实现机器人的智能化、标准化生产。

参考文献

[1]金茂菁，曲忠萍，张桂华.国外工业机器人发展态势分析[J].机器人技术与应用，2001（2）：6-8.

[2]孙学俭，于国辉，周文乔，等.对世界工业机器人发展特点的分析[J].机器人技术与应用，2002（3）：8-9.

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