國產(chǎn)工業(yè)機器人面臨的機遇與挑戰(zhàn)

王杰高

（南京埃斯頓機器人工程有限公司，南京，210038）

工業(yè)機器人從上世紀60年代問世以來，經(jīng)過近50年的發(fā)展，已經(jīng)從最初功能簡單、運動速度慢、可靠性差發(fā)展到今天的高速、高精度、高可靠性、功能齊全的智能化工業(yè)機器人。

一、國際機器人技術(shù)發(fā)展趨勢

當今國際工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展趨勢簡單地概括為：控制器朝著基于高性能工業(yè)PC和高速實時網(wǎng)絡(luò)總線的方向發(fā)展；伺服驅(qū)動器朝著高集成度、一體化， 伺服電機朝著高密度的方向發(fā)展；機械本體朝著模塊化、輕量化、緊湊型方向發(fā)展；軟件構(gòu)架采用通用高級語言、開放式結(jié)構(gòu)；機器人系統(tǒng)通過集成各種傳感器，朝著智能化、高安全性、可操作性、人機共處協(xié)同作業(yè)的方向發(fā)展。

二、我國機器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

雖然我國機器人技術(shù)研究已有幾十年，但主要集中在高校和研究院所的原理樣機研究，一直沒有真正形成自主品牌并具備一定規(guī)模的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)。其主要存在的問題包括：

1.市場問題

過去幾十年，我國雖然是制造大國，但主要依靠低廉的勞動力成本的優(yōu)勢在發(fā)展。相對于廉價的勞動力，使用機器人成本高很多，沒有優(yōu)勢。由于沒有太大的市場需求，我國的機器人開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化一直缺乏真正有實力的企業(yè)參與。工業(yè)機器人是一個工程化的高技術(shù)產(chǎn)品，沒有擁有相關(guān)技術(shù)的企業(yè)參與，僅僅依靠高校和研究院所搞技術(shù)研究是不可能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的。

2.技術(shù)問題

機器人技術(shù)是集計算機、精密機械、控制和軟件技術(shù)為一體的高新技術(shù)，隨著這些技術(shù)的發(fā)展不斷改進和發(fā)展。其中，技術(shù)的核心是幾大功能部件：伺服驅(qū)動器、伺服電機、運動控制器和精密減速機。過去，這些制造工業(yè)機器人所必須的核心部件都依賴進口，國內(nèi)機器人研發(fā)單位能做的只是將這些進口核心部件聯(lián)接和組裝以及機器人鑄造件、配件的加工等。雖然在國家的經(jīng)費支持下，相關(guān)研發(fā)單位也做了一些機器人運動控制器、伺服電機和精密減速機技術(shù)的研究，可是，由于基礎(chǔ)差，多數(shù)單位對國外機器人技術(shù)發(fā)展了解不夠，研發(fā)的技術(shù)不僅深度不夠，而且落后、沒有實用價值?？偠灾?，過去的研究沒有真正觸及機器人技術(shù)的核心，也就談不上掌握機器人核心技術(shù)。

3.科研體制問題

雖然市場和技術(shù)是影響我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩大主要因素，可是，科研體制不合理導(dǎo)致的資源浪費是巨大的。例如，科研經(jīng)費沒有一個好的管理體制、目標不明確，國家對機器人技術(shù)的研發(fā)投入長期被少數(shù)研究單位所壟斷和支配。由于缺乏競爭機制和對科研項目的有效評價和監(jiān)督機制，一些低水平、沒有實用價值的研究被立項，項目成果被任意夸大。最后導(dǎo)致研發(fā)成果號稱已經(jīng)達到國際先進水平，卻無法應(yīng)用于實際，不能產(chǎn)生任何的經(jīng)濟或社會效益。

當前，國家主管部門已經(jīng)意識到這些問題，正在努力探索和建立更加科學(xué)、有效的科研項目管理體制。

三、發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)具備的基礎(chǔ)條件

縱觀國際上知名的工業(yè)機器人制造商，我們就會發(fā)現(xiàn)，在開始機器人業(yè)務(wù)之前，他們或多或少都已經(jīng)擁有與機器人伺服和控制相關(guān)的核心技術(shù)基礎(chǔ)。最典型的如日本的YASKAWA和FUNAC機器人公司，是世界知名的生產(chǎn)伺服電機和數(shù)控系統(tǒng)的廠商。歐洲機器人公司如KUKA、ABB等，雖然自己不直接制造伺服電機和數(shù)控系統(tǒng)，但他們具有很強的伺服和控制核心部件設(shè)計能力，核心控制軟件完全掌握在自己手里，只是委托專業(yè)廠家為其制造加工。這是因為伺服和控制技術(shù)與機器人產(chǎn)品的功能、性能和可靠性直接相關(guān)，是機器人技術(shù)的核心。

因此，發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)的最基本的條件首先是擁有機器人伺服和控制技術(shù)。掌握這兩門技術(shù)需要很長時間的技術(shù)積累，不可能一蹴而就。

其次，由于機器人技術(shù)是隨著相關(guān)技術(shù)的進步而不斷發(fā)展的，因此，需要一支熟悉機器人技術(shù)發(fā)展趨勢、各學(xué)科綜合發(fā)展的高水平的研發(fā)團隊，不斷開發(fā)新技術(shù)，推進產(chǎn)品向著高性能、高可靠性、高安全性和低成本的方向發(fā)展。

有了這兩個基本條件，機器人業(yè)務(wù)發(fā)展才有根基。

四、我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)存在的機遇

從人類制造業(yè)發(fā)展歷史來看，已經(jīng)經(jīng)歷了從手工勞動到機械化再到自動化的轉(zhuǎn)變，未來將上升到智能化和信息化的發(fā)展階段。世界經(jīng)濟正在經(jīng)歷一個深度調(diào)整期，以智能制造裝備為核心的制造業(yè)大變革正在孕育之中。我國經(jīng)歷了30多年的改革開放，經(jīng)濟飛速發(fā)展，制造業(yè)也已經(jīng)從最初非常落后的手工加半機械化的生產(chǎn)手段發(fā)展到今天機械化加局部自動化的階段。社會經(jīng)濟的發(fā)展必然會推動人民生活水平的提升，反過來，也會導(dǎo)致勞動力成本的上升。

近年來，由于我國工人的工資和福利成倍增長，像過去那樣依靠廉價勞動力的競爭優(yōu)勢會很快消失，企業(yè)轉(zhuǎn)型升級勢在必行。我國的生產(chǎn)制造模式正在發(fā)生一個革命性的轉(zhuǎn)變，企業(yè)對自動化的需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。據(jù)統(tǒng)計，過去幾年，我國每年對工業(yè)機器人的需求增長率超過40%。國際機器人聯(lián)合會（IFR）預(yù)測2014年中國將成為全球工業(yè)機器人最大的需求市場。國外幾大機器人公司瞄準中國市場，紛紛在中國設(shè)立機器人制造工廠和研發(fā)機構(gòu)，搶占先機。

與國外發(fā)達國家相比，雖然我國體力勞動力的成本優(yōu)勢在逐年減弱，但腦力勞動力的成本優(yōu)勢仍然很大。大力發(fā)展技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，保持經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展是今后的大方向。機器人產(chǎn)業(yè)，包括研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用都需要技術(shù)做支撐， 屬于典型的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，是國家“十二五”規(guī)劃重點扶持的產(chǎn)業(yè)。市場需求旺盛和政府大力支持為我國自主工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了一個前所未有的大好機遇。

五、我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

盡管我國對工業(yè)機器人的需求巨大，許多企業(yè)看好它的商機，紛紛投入研發(fā)?？墒?，要真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，至少需要在技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)制造和市場三個方面有所突破，才會成功。

我國過去在機器人技術(shù)上積累的有用成果很少，而且大都處在較低水平。因此，要在短時間內(nèi)實現(xiàn)突破，除了具備很強的自主創(chuàng)新能力以外，還要學(xué)會善于學(xué)習(xí)國際先進技術(shù)和經(jīng)驗，有效地整合國際資源。

機器人產(chǎn)品牽涉到機械、電子、電氣和軟件，對可靠性的要求很高。要保證批量生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的可靠性和一致性，需要一個高效、完整的生產(chǎn)體系，其中包括機械和電氣件的供應(yīng)體系，加工和裝配的工藝和流程，零部件和整機的質(zhì)量檢測等。任何一個環(huán)節(jié)出了問題都會對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。 因此，產(chǎn)業(yè)鏈上必須具備穩(wěn)定可靠的供應(yīng)商，同時有一支熟悉相關(guān)生產(chǎn)、檢測和調(diào)試工藝與流程的隊伍。

國產(chǎn)自主機器人產(chǎn)業(yè)還剛剛起步，盡管市場前景樂觀，但面臨著眾多國外知名機器人品牌的競爭局面。怎樣在這種競爭環(huán)境下，根據(jù)自身的特點找到生存空間，尋求進一步發(fā)展，是每一個搞自主機器人企業(yè)需要認真思考的問題。據(jù)粗略估計，目前我國至少有上百家企業(yè)在投入工業(yè)機器人研發(fā)，可真正具備條件的卻很少。許多正在搞機器人研發(fā)的企業(yè)對機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難度估計不足，盲目跟風(fēng)，這是危險的。機器人是一個技術(shù)含量很高的產(chǎn)業(yè)，不具備基礎(chǔ)條件的企業(yè)在未來的競爭中將沒有生存的空間，最終會被市場淘汰。