兩化融合協(xié)同創(chuàng)新公共服務(wù)平臺(tái)致力于促進(jìn)創(chuàng)新資源配置,，分享創(chuàng)新方法、追蹤熱點(diǎn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈深度分析,，開展城市創(chuàng)新指數(shù)及地方區(qū)域產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)對(duì)策研究,?！哆h(yuǎn)見者觀察》是由業(yè)內(nèi)專家創(chuàng)新觀點(diǎn)與創(chuàng)新資源的載體,，廣泛聯(lián)絡(luò)在京的國家級(jí)實(shí)驗(yàn)室200余家，重點(diǎn)推動(dòng)企業(yè)創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化,。

一,、導(dǎo)讀

機(jī)器人技術(shù)是高端智能裝備和高新技術(shù)的代表，對(duì)于國家而言,，機(jī)器人技術(shù)已成為衡量國家科技創(chuàng)新和高端制造水平的重要指標(biāo),。因此，世界各國高度關(guān)注機(jī)器人產(chǎn)業(yè),，一些發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體甚至將其升至國家戰(zhàn)略高度,，爭相出臺(tái)相關(guān)政策，重點(diǎn)支持機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。

為了幫助深刻理解工業(yè)機(jī)器人主要環(huán)節(jié)以及發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn),，經(jīng)過與相關(guān)高校科研機(jī)構(gòu),、行業(yè)企業(yè),、投資機(jī)構(gòu)及行業(yè)協(xié)會(huì)主要負(fù)責(zé)人交流之后對(duì)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要機(jī)遇,，針對(duì)目前我國不同區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段而提出了聚集發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)的對(duì)策建議,。

二、我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力分析

中國近幾年已經(jīng)成為全球最大的機(jī)器人市場,占全球銷量接近1/3,。中國機(jī)器人市場近幾年增速也顯著高于國際水平,。?

1.市場整體需求持續(xù)上漲

我國是全球3C制造業(yè)中心,產(chǎn)能達(dá)到全球的70%,但自動(dòng)化設(shè)備滲透率很低,約15%25%。隨著近兩年技術(shù)水平提升,加上性價(jià)比和本土化服務(wù)優(yōu)勢, ,給工業(yè)機(jī)器人帶來了巨大的市場機(jī)遇,。

2. 國產(chǎn)機(jī)器人整體實(shí)力加速提升

核心零部件占機(jī)器人全部成本的接近70%,國外品牌依然占絕對(duì)主導(dǎo),。以減速器為例,納博特斯克和哈默納科市場份額逐年小幅下降, 但2016年時(shí)仍舊占據(jù)73%的市場份額。近兩年一大批國產(chǎn)減速器量產(chǎn)上市,并開始獲得國產(chǎn)機(jī)器人本體廠商的應(yīng)用,。伺服系統(tǒng)國外市 場份額達(dá)到75%,控制器市場國外市場份額50%左右,仍有很大的國產(chǎn)替代空間,。

3. 新興技術(shù)快速發(fā)展

隨著技術(shù)本身的進(jìn)步,機(jī)器人也在朝著更強(qiáng)的感知能力,、柔性控制、網(wǎng)絡(luò)協(xié)作等方向發(fā)展,。中國在感知,、認(rèn)知等技術(shù)方面創(chuàng)新氛圍和資 ? 本環(huán)境較好,與國外起點(diǎn)接近,使得國產(chǎn)機(jī)器人在新技術(shù)方面有很大機(jī)會(huì)。

三,、工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈主要發(fā)展機(jī)遇分析

1. 發(fā)展機(jī)遇（1）：工業(yè)流水線機(jī)器人市場最為成熟

在中國制造產(chǎn)業(yè)升級(jí),機(jī)器換人的大背景下,近兩年,3C,、家電、食品等眾多行業(yè)對(duì)機(jī)器人需求顯著增長,。負(fù)載10kg以下的小負(fù)載 多軸機(jī)械臂、DELTA并聯(lián)機(jī)器人,、SCARA機(jī)器人,、協(xié)作機(jī)器人等過去相對(duì)小眾、銷量較少的輕型工業(yè)機(jī)器人,在這類行業(yè)應(yīng)用較多, 近兩年都實(shí)現(xiàn)了顯著增長,復(fù)合增速普遍在40%以上,高于工業(yè)機(jī)器人整體增速,。 ?

并聯(lián)機(jī)器人四大技術(shù)指標(biāo):自身的重量,負(fù)載,重復(fù)定位精度,節(jié)拍速度,分別決定了機(jī)器人安裝的難易程度,運(yùn)用范圍的廣度,、動(dòng)作 完成的標(biāo)準(zhǔn)度以及完成工作的速度。國產(chǎn)并聯(lián)機(jī)器人精度,、自重,、節(jié)拍速度等方面已經(jīng)接近ABB等國外廠商,大負(fù)載方面還有些差距。 ?

大負(fù)載和視覺是近年并聯(lián)機(jī)器人的主要發(fā)展方向,。之前大部分并聯(lián)機(jī)器人負(fù)載小于6KG,近兩年也開始出現(xiàn)更大負(fù)載的產(chǎn)品,。視覺可以 幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)有選擇的分揀與搬運(yùn),是并聯(lián)機(jī)器人另一個(gè)發(fā)展方向,發(fā)那科的機(jī)器人很早就嵌入了視覺功能,國產(chǎn)機(jī)器人在視覺方面 ? 比國外還有差距,但也在迅速追趕中。

2.發(fā)展機(jī)遇（2）：國產(chǎn)關(guān)鍵零部件正在追趕

√ 小負(fù)載減速器或?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)替代

前幾年,，世界精密減速器75%的市場被日本的納博特斯克(Nabtesco,后文簡稱納博)和哈默納科(Harmonic Drive,后文簡稱HD) 占領(lǐng),其中納博生產(chǎn)RV減速器,約占60%的份額,HD生產(chǎn)諧波減速器,約占15%的份額,。

近兩年,伴隨著中國市場工業(yè)機(jī)器人更多需求很多來自小負(fù)載機(jī)器人, 對(duì)減速器的要求較之前的大負(fù)載機(jī)器人產(chǎn)品稍低,難得的市場窗口期,,國產(chǎn)減速器市場取得了較大的實(shí)質(zhì)性突破。國產(chǎn)主要減速器廠商銷量 增長明顯,幾乎都實(shí)現(xiàn)了翻番,。

總體而言,雖然近幾年我國制造業(yè)企業(yè)的實(shí)力普遍在上升,但在設(shè)計(jì),、材 料、熱處理,、加工工藝等方面還有一定差距,國內(nèi)廠家主要提高方向是產(chǎn)品的噪音,、壽命、溫升,、傳動(dòng)效率等方面,。

√ 伺服電機(jī)初步具備自主配套能力

電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由伺服電機(jī)以及伺服驅(qū)動(dòng)器組成,是工業(yè)機(jī)器人的必不可少的關(guān)鍵零部件,是機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。有數(shù)據(jù)顯示,目前國外品牌占據(jù)了中國交流伺服市場近80%的市場份額,。其中,日系產(chǎn)品以約50%的市場份額居首,歐系產(chǎn)品份額約30%,。中國企業(yè)約占10%。

伺服電機(jī)主要可分為交流伺服系統(tǒng)和直流伺服兩大類：1）多軸工業(yè)機(jī)器人主要使用交流伺服系統(tǒng), 2）協(xié)作機(jī)器人則多使用直流伺服系統(tǒng),。

最近幾年,受益于工業(yè)機(jī)器人市場整體快速增長,國產(chǎn)伺服也迎來新的機(jī)遇,。我國具有規(guī)模?的伺服品牌企業(yè)有20余家,如匯川技術(shù),、埃斯頓、廣州數(shù)控等,。在伺服核心技術(shù),信號(hào)接插件的可靠性,多圈絕對(duì)值編碼器還沒有形成突破,。

√ 控制器與國外差距最小

機(jī)器人核心零部件中,控制器由機(jī)器人控制器硬件和控制軟件組成,是機(jī)器人控制的核心大腦。

國內(nèi)企業(yè)機(jī)器人控制器產(chǎn)品已經(jīng)較為成熟,是機(jī)器人產(chǎn)品中與國外產(chǎn)品差距最小的關(guān)鍵零部件,。國產(chǎn)和國外廠商基本平分市場,。由于硬件大多都是外購,幾乎都能買到相同的硬件,軟件往往成為工業(yè)機(jī)器人控制器的核心,國內(nèi)機(jī)器人控制器和國外廠商的差距,也主要在 控制算法和二次開發(fā)平臺(tái)的易用性方面。

√ 控制器向“驅(qū)控一體化”發(fā)展

目前市面上的控制柜,驅(qū)動(dòng)器和控制器處于分離的狀態(tài),。驅(qū)控一體具 體指集成運(yùn)動(dòng)控制器,、驅(qū)動(dòng)器控制電路、工控機(jī)管理功能,、示教盒的 CPU 處理及安全控制卡功能為一體的運(yùn)動(dòng)控制器,。

在自動(dòng)化應(yīng)用水平逐步提高的趨勢下,用戶對(duì)控制系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需求越來越多樣化、細(xì)分化,、個(gè)性化,。為使伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加功能化,驅(qū)動(dòng)控制一體化成為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的新發(fā)展方向。驅(qū)控一體化的 控制柜占用空間更小,成本更低,對(duì)于在向小型和輕量化發(fā)展的輕型工業(yè)機(jī)器人,有比較大的價(jià)值,。

3. 發(fā)展機(jī)遇（3）：協(xié)作器人已經(jīng)起步,，發(fā)展迅猛

1996年,西北大學(xué)的兩位教授(J. Edward Colgate and Michael Peshkin)首次 提出了協(xié)作機(jī)器人(cobot)的概念。2009年丹麥的優(yōu)傲Universal Robot推出世界上第一臺(tái)協(xié)作機(jī)器人UR5,。

協(xié)作機(jī)器人可以用在工業(yè)領(lǐng)域,用于精密裝配,、檢測、產(chǎn)品包裝,、拾取與放置,、打磨、機(jī)床上下料等工作,。同時(shí),協(xié)作機(jī)器人并不局限 在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用,還可以用在商業(yè)領(lǐng)域,如醫(yī)療康復(fù),、物流倉儲(chǔ)、餐飲等,。

近兩年全球協(xié)作機(jī)器人市場呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢,。多個(gè)分析研究機(jī)構(gòu)都預(yù)測, 未來幾年內(nèi),全球協(xié)作機(jī)器人市場有望成長為百億級(jí)市場。

協(xié)作機(jī)器人已成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn),。國內(nèi)外主流廠商都陸續(xù)發(fā)布了協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品,，當(dāng)前國內(nèi)外已有不少于30家的機(jī)器人廠商推出了協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品，主要用在輕工業(yè)領(lǐng)域,，絕大多數(shù)負(fù)載不超過10KG,。

目前很多小負(fù)載多軸機(jī)器人也在增加拖動(dòng)示教、圖形化編程,、碰撞檢測等功能,功能上在向協(xié)作機(jī)器人靠攏,應(yīng) 用上和協(xié)作機(jī)器人有重疊,。

ISO/TS 15066 標(biāo)準(zhǔn)等從設(shè)計(jì)層面就對(duì)協(xié)作機(jī)器人方面的安全性有了明確的要求,具體應(yīng)用時(shí)也還需要根據(jù)情況對(duì)安全性進(jìn)行評(píng)估,，國產(chǎn)廠商在產(chǎn)品的安全性合規(guī)方面還比較欠缺。

4.發(fā)展機(jī)遇（4）：機(jī)器外骨骼主要應(yīng)用在物流,、醫(yī)療康復(fù)和軍事

機(jī)械外骨骼又稱動(dòng)力外骨骼(Powered exoskeleton),是一種由鋼鐵的框架構(gòu)成并且可讓人穿上的機(jī)器裝置,這個(gè)裝備跟隨人的肢體運(yùn)動(dòng),并提供額外的助力,，在當(dāng)前AI沒有取得實(shí)質(zhì)階段,機(jī)器人難以在很多復(fù)雜工作中取代人。

通過機(jī)器外骨骼輔助人工作或減輕人的負(fù)擔(dān)主要面向兩大應(yīng)用于物流搬運(yùn)和重物舉升,，國內(nèi)只有京東物流在2017年有所采用,。

√ 工業(yè)領(lǐng)域外骨骼二大主要技術(shù)路線

一是以洛克希德馬丁FORTIS為代表的無動(dòng)力外骨骼,直接將力傳到到地面,從而減輕人 的負(fù)荷。

二是以松下AWN03為代表的有動(dòng)力外骨骼,通過能源驅(qū)動(dòng)電機(jī),在搬運(yùn)時(shí)由電機(jī)提供助力,從而減輕人的負(fù)荷,。

√ 機(jī)械外骨骼主要在三個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用

1）醫(yī)療康復(fù)

幫助殘疾人擺脫輪椅,進(jìn)行行走的康復(fù)訓(xùn)練,。以下肢外骨骼居多,也是公司和產(chǎn)品最多的外骨骼應(yīng)用方向。比較著名例子是日本的Cyberdyne和以色列的Rewalk,兩家公司都已經(jīng)上市,但股價(jià)都在16年以后持續(xù)下跌,。近兩年國內(nèi)也有多家公司研發(fā)此類產(chǎn)品,。

2）物流工業(yè)機(jī)器人

提供給工人舉重物時(shí)的助力,減輕長時(shí)間重體力勞動(dòng)的疲勞,以全身外骨骼居多。工廠里舉升重物工作,則容易造成對(duì)上臂的傷害,。通過外骨骼也能使工人舉起超越自身體力的重物, 從而使一些過去依賴機(jī)械的重物搬運(yùn),通過人力更高效的完成。松下,、現(xiàn)代等都推出了相關(guān)產(chǎn)品,。

3）軍事

幫助士兵更快的行走并攜帶更重載重,增強(qiáng)士兵的單兵作戰(zhàn)能力,多以全身外骨骼為主。例如美國雷神公司研發(fā)的HULC外骨 骼,已經(jīng)被美軍使用,。中俄法等國軍方也都有相關(guān)研究,。

四、各地區(qū)發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的思考和對(duì)策建議

總體來看,，全國劃分為6大區(qū)域：京津冀,、長三角、粵港澳灣區(qū),、東北,、中部和西部。長三角地區(qū)在我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展中基礎(chǔ)最為雄厚,，粵港澳灣區(qū),、京津冀地區(qū)機(jī)器人其次，東北地區(qū)雖有一定機(jī)器人產(chǎn)業(yè)先發(fā)優(yōu)勢,，但近年來整體表現(xiàn)有限,，中部和西部地區(qū)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)則比較薄弱。

1. 有關(guān)省市發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的建議

√ 第一是 樹立科學(xué)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展理念,，掌握產(chǎn)業(yè)鏈全景情況,，確定發(fā)展重點(diǎn)，加強(qiáng)政策對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略引導(dǎo),。

√ 第二是 搭建機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新資源公共服務(wù)平臺(tái),，提升機(jī)器人產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力,，包括在機(jī)器人核心零部件和標(biāo)志性產(chǎn)品層面做突破。

√ 第三是 加強(qiáng)對(duì)機(jī)器人領(lǐng)域高技能人才隊(duì)伍培養(yǎng)建設(shè),，建立符合發(fā)展實(shí)際的多層次應(yīng)用型人才教育培訓(xùn)體制,，和機(jī)器人行業(yè)高端人才跟蹤評(píng)估體系。

√ 第四是 拓寬機(jī)器人企業(yè)投融資渠道,，研究建立機(jī)器人產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)基金,，提高面向機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的財(cái)政支持效率。

√ 第五是 完善機(jī)器人產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和檢測認(rèn)證體系,，建立統(tǒng)一的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系,，提高機(jī)器人檢測認(rèn)證的規(guī)范性、一致性和采信度,。

√ 第六是 著重在某一領(lǐng)域機(jī)器人應(yīng)用,、或某些具有比較優(yōu)勢的核心零部件尋求整體性突破，不斷促進(jìn)創(chuàng)新和在專業(yè)技術(shù)上的積累,，逐漸形成在該領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)聚集度和影響力,。