機器人技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

劉占寧

摘要：經(jīng)濟化進程的實際發(fā)展中，國內(nèi)外工業(yè)的發(fā)展逐漸實現(xiàn)轉(zhuǎn)型，工業(yè)自動化的水平不斷提升，先進的設(shè)備以及技術(shù)的應(yīng)用逐漸變得廣泛，工業(yè)機器人在國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)中是非常關(guān)鍵是設(shè)備，作為典型的高科技產(chǎn)品，工業(yè)機器人的發(fā)展水平體現(xiàn)出國家工業(yè)的整體水平，也關(guān)系到國家工業(yè)的整體發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人；關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展；應(yīng)用

工業(yè)機器人具有可編程、擬人化、通用性等多個顯著的特點，其中涉及到的學(xué)科也是相對較為廣泛，有機械、電子、計算機、傳感器及通訊等多個領(lǐng)域。我國目前正處于社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)鍵時期，對于工業(yè)機器人的要求也就相對越來越嚴(yán)格，本文對國內(nèi)外工業(yè)機器人的技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用進行了簡單的分析。

1我國機器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1工業(yè)機器人行業(yè)的發(fā)展

近年來，我國機器人行業(yè)不斷升溫，產(chǎn)量迅速增加，市場需求也不斷上升，受到資本市場熱捧和政府扶持政策。2013年之前，滬深兩市和機器人業(yè)務(wù)沾邊的上市公司僅為35家左右，2017年有多家上市公司通過資本運作進入機器人行業(yè)。統(tǒng)計顯示，目前兩市機器人概念股多達68只，幾近翻了一番。此外，還有未上市的相關(guān)機器人公司，如南京埃斯頓、廣州數(shù)控等。

中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2016年，我國自主品牌工業(yè)機器人共生產(chǎn)銷售22347臺，比上年增長31.3%。近年來，隨著劉易斯拐點的到來和人工成本的上升，越來越多的企業(yè)開始用機器人代替勞工，特別是在廣東東莞和浙江溫州等制造業(yè)集中的地區(qū)，以緩解用工荒和降低用工成本。

1.2工業(yè)機器人出口技術(shù)

雜度與發(fā)達國家相比存在差距按照Hausmann等（2007）的方法，利用聯(lián)合國商品貿(mào)易統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫，選取中國、美國、日本、德國、意大利、韓國、印度7個國家，查詢2001年～2016年HS6位數(shù)編碼的工業(yè)機器人貿(mào)易數(shù)據(jù)，結(jié)合世界銀行世界發(fā)展指數(shù)數(shù)據(jù)庫中的各國人均GDP數(shù)據(jù)，計算出7國工業(yè)機器人出口技術(shù)復(fù)雜度絕對指數(shù)?？梢钥闯?，2004年之前我國工業(yè)機器人出口技術(shù)復(fù)雜度變化不大，2005年～2016年間除2009年由于國際金融危機影響出現(xiàn)小幅波動外，基本保持平穩(wěn)上升的過程。這表明，我國工業(yè)機器人在出口規(guī)模擴大的同時，技術(shù)內(nèi)涵不斷優(yōu)化。工業(yè)機器人出口技術(shù)復(fù)雜度絕對指數(shù)是以顯示比較優(yōu)勢為權(quán)重對各出口國人均收入的加權(quán)平均，只要世界人均收入在增長，計算出來的工業(yè)機器人出口技術(shù)復(fù)雜度絕對指數(shù)就會增長。但是，單獨分析我國工業(yè)機器人出口技術(shù)復(fù)雜度絕對指數(shù)的上升，只能說明我國工業(yè)機器人技術(shù)內(nèi)涵的提升速度與世界的平均技術(shù)進步速度保持同步。為了深入認識我國工業(yè)機器人技術(shù)內(nèi)涵與其他國家的發(fā)展差距，還必須進行國際比較。

1.3我國工業(yè)機器人生產(chǎn)處于粗放型增長階段，技術(shù)水平存在差距

在計算工業(yè)機器人出口技術(shù)復(fù)雜度絕對指數(shù)的基礎(chǔ)上，進一步計算出中國及世界主要國家工業(yè)機器人口技術(shù)復(fù)雜度相對指數(shù)。我國工業(yè)機器人相對出口技術(shù)復(fù)雜度在不斷小幅上升，但一直低于世界平均水平。雖然工業(yè)機器人的出口技術(shù)復(fù)雜度在不斷上升，但由于世界整體水平在不斷上升，我國工業(yè)機器人出口技術(shù)復(fù)雜度與世界的平均水平相比，只是略有改善，相對出口技術(shù)復(fù)雜度指數(shù)從2001年的0.31上升到2016年的0.36?？傊覈I(yè)機器人出口技術(shù)復(fù)雜度在不斷上升，但技術(shù)內(nèi)涵仍然停留在低端水平。造成這一局面的主要原因在于我國的要素稟賦。多年來，我國人力資源豐富，勞動力成本較低，市場對工業(yè)機器人的需求量一直不溫不火。

近年來，隨著用工成本的上升，國內(nèi)廠商才開始用機器人代替人工以緩解用工荒和用工成本上升，市場需求量不斷上升帶動了工業(yè)機器人投資的增加。顯然，目前我國工業(yè)機器人生產(chǎn)還停留在“重量不重質(zhì)”的粗放型增長階段，技術(shù)內(nèi)涵有待進一步提升。

2國際機器人發(fā)展現(xiàn)狀

世界各工業(yè)強國均看到了機器人在未來技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要性。2012年10月，韓國發(fā)布了“機器人未來戰(zhàn)略展望2022”，其目的在于解決現(xiàn)階段技術(shù)難題，擴大韓國的對外銷售市場，提升韓國機器人產(chǎn)業(yè)實力；2014年6月，歐盟宣布將啟動“火花”計劃，到2020年，計劃投入28億歐元用于研發(fā)民用機器人。

機器人會像互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一樣使人類未來的生活產(chǎn)生根本性變革，機器人會像互聯(lián)網(wǎng)一樣遍及世界各地。一個國家的科技創(chuàng)新競爭力將取決于機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，機器人將會幫助人類完成復(fù)雜作業(yè)，在解決人類面臨的不可再生資源利用、社會人口老齡化、家庭看護等眾多挑戰(zhàn)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

美國是最早提出并制造工業(yè)機器人的國家，自1962年開始了機器人的研發(fā)設(shè)計，如今已經(jīng)有了將近60年的發(fā)展，當(dāng)下已經(jīng)成為了全球范圍內(nèi)的機器人強國之一；而全球機器人技術(shù)發(fā)展最為先進的國家為日本，日本政府在2004年發(fā)布的“新產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”中所提及的7大產(chǎn)業(yè)，機器人就是其中之一，雖然比美國機器人技術(shù)發(fā)展略微落后6年左右，但是不論技術(shù)方面，還是市場需求方面，日本都可以被稱為機器人大國；德國經(jīng)歷了殘酷的兩次世界大戰(zhàn)，而直接導(dǎo)致了國內(nèi)各行各業(yè)的勞動力極度缺乏，但是國民的技術(shù)能力水平卻普遍較高，在上世紀(jì)70年代中后期，德國相關(guān)部門積極推行工業(yè)機器人的技術(shù)發(fā)展，使機器人廣泛應(yīng)用于一些高危、有毒害的環(huán)境崗位中。

3國內(nèi)外機器人技術(shù)應(yīng)用

工業(yè)機器人被廣泛應(yīng)用于當(dāng)今社會的各行各業(yè)，其中汽車制造業(yè)對工業(yè)機器人的需求占比是最高的，據(jù)2012年美洲地區(qū)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，汽車及其零部件生產(chǎn)制造就占去了61%左右；而我國地區(qū)的汽車行業(yè)的機器人需求量也在持續(xù)增長，食品行業(yè)的需求也有所增加。工業(yè)機器人的應(yīng)用，具體表現(xiàn)在焊接、噴涂、組裝、運輸及產(chǎn)品測試等方面。其中焊接方面已經(jīng)有了多種自動機器人焊接工作站，此種焊接技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于鐵路、航天、汽車、軍工生產(chǎn)等行業(yè)中，具有±0.05mm高精度特性，可以使焊接產(chǎn)品的質(zhì)量維持在一個穩(wěn)定的高效的范圍內(nèi)；噴涂方面，已經(jīng)有了機器人涂膠工作臺的應(yīng)用，可有效將定位精度控制在0.1mm以下，在汽車、建材、光伏行業(yè)中都有較好的應(yīng)用效果，使得產(chǎn)品的質(zhì)量得到了充分的保證；組裝方面，在各大工業(yè)制造行業(yè)中，都有機器人自動化輸送線的應(yīng)用，可直接節(jié)省大量人力、物力，相關(guān)工作人員只需要對機器人進行準(zhǔn)確操作即可，能夠快速精準(zhǔn)的完成部件的運輸裝配。

同時在工業(yè)生產(chǎn)中，焊接、噴涂等特種工作崗位，對于工作人員的身體健康都會造成一定程度的危害，而機器人技術(shù)的合理應(yīng)用，可明顯改善工人的勞動強度及工作環(huán)境，達到當(dāng)下國家要求的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

4工業(yè)機器人的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢

4.1新材料技術(shù)

工業(yè)機器人的諸多部件需要具備極強的耐磨性，高剛性也是工業(yè)機器人材質(zhì)要具備的特點，這樣工業(yè)機器人的操作才會保持足夠的精度和質(zhì)量，工業(yè)機器人的制造材料要面臨著極高的要求，尤其是材料化學(xué)元、金相組織等方面的控制。新材料技術(shù)在工業(yè)機器人的實際發(fā)展中是重要的技術(shù)發(fā)展方向。也是提升工業(yè)機器人整體生產(chǎn)水平的一種途徑。

4.2人工智能技術(shù)

智能化以及擬人化作業(yè)也是現(xiàn)階段工業(yè)機器人的主要發(fā)展方向，讓工業(yè)機器人滿足生產(chǎn)流水線的實際生產(chǎn)需要。如今來看人工智能是先進科技的代表，開發(fā)和拓展人的智能，是一種非常重要的技術(shù)領(lǐng)域。如今來看人工智能在諸多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用。但是整體上科學(xué)家還是沒有對人腦運行的具體機制全面掌握，所以人工智能在不斷完善以及更新中，在工業(yè)機器人中也是可以逐漸實現(xiàn)更高水平的應(yīng)用，如今還無法設(shè)計出具備人一樣高智能的產(chǎn)品以及工業(yè)機器人。

4.3新型伺服器技術(shù)

伺服器是制造工業(yè)機器人的重要技術(shù)，可以結(jié)合變化的對象物體，對工業(yè)機器人進行精準(zhǔn)的控制，進行下一步驟的動作，伺服器的性能高低對工業(yè)機器人的整體質(zhì)量是有決定性作用的。

4.4新型減速器技術(shù)

工業(yè)機器人的精度以及速度是一直以來重要的發(fā)展方面，也是對工業(yè)機器人整體性能進行評價的主要指標(biāo)。工業(yè)機器人的高響應(yīng)速度、高精度以及高穩(wěn)定性是主要的技術(shù)發(fā)展方向，如今減速器已經(jīng)無法滿足工業(yè)機器人的實際發(fā)展。對新減速度技術(shù)展開研發(fā)以及應(yīng)用是一種趨勢。

5現(xiàn)階段我國機器人研究已具備的技術(shù)基礎(chǔ)

20世紀(jì)70年代，我國開始了機器人的研發(fā)制造，在一系列政策支持及市場需求的推動下，我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了豐碩成果。目前在弧焊機器人、全自主編程智能工業(yè)機器人、人機互助協(xié)作機器人、智能型公共服務(wù)機器人、智能護理機器人等服務(wù)型機器人上攻克了重大技術(shù)難題。

5.1理論研究

機器人研發(fā)和應(yīng)用的基礎(chǔ)在于理論性問題的研究，在機器人理論技術(shù)研究方面，我國開展了機器人編程語言研究、機器人機構(gòu)的運動學(xué)、動力學(xué)研究，機器人內(nèi)、外部傳感器的研究與開發(fā)，在控制技術(shù)、視覺標(biāo)定、自我診斷修復(fù)、安全保護技術(shù)等方面，取得了顯著成果。

5.2關(guān)鍵元器件開發(fā)

在機器人單元模塊技術(shù)和基礎(chǔ)元器件開發(fā)方面，我國研究制造出了交直流伺服電機和與之對應(yīng)的驅(qū)動系統(tǒng)、測速發(fā)電機、光電編碼器、諧波、RV減速器、十字交叉滾子軸承、薄壁軸承等產(chǎn)品。

5.3控制系統(tǒng)技術(shù)

控制研究是機器人研發(fā)的核心問題，我國已經(jīng)開發(fā)出了雙CPU、多CPU和分層分級控制設(shè)備，將機器人模塊化控制及控制相應(yīng)的單元組。

6實現(xiàn)我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化的策略

對于如何實現(xiàn)我國工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)化，基于目前了解的知識和方法，本文提出了以下幾個方法，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)企業(yè)起到一定的參考作用。首先國家要制定相關(guān)的政策來為工業(yè)機器人的發(fā)展創(chuàng)造一個有利的發(fā)展環(huán)境；其次創(chuàng)建產(chǎn)研學(xué)聯(lián)盟也能夠在很大程度上促進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化進程的發(fā)展；除此以外，還應(yīng)該充分發(fā)揮市場需求的導(dǎo)向作用，利用這個來促進機器人市場的發(fā)展。

6.1制定相關(guān)的政策

國家應(yīng)該加大對于工業(yè)機器人技術(shù)的重視程度，并且制定相關(guān)的政策來推動其發(fā)展。一個有利的產(chǎn)業(yè)政策對于工業(yè)機器人的發(fā)展也起著巨大的推動作用，所以有關(guān)部門要根據(jù)目前的發(fā)展趨勢制定出一個合適的產(chǎn)業(yè)政策。除了有關(guān)部門外，財政部門也應(yīng)該在資金上面為工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)伸出援助之手，特別是在降低創(chuàng)新的所得稅上面。另外，國家還應(yīng)該在貸款方面大力支持工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)，向其開放無利息的綠色貸款通道。國家還應(yīng)該依據(jù)目前的進出口情況對制定的政策進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，為其開創(chuàng)更大的市場提供有利幫助。

6.2創(chuàng)建產(chǎn)研學(xué)聯(lián)盟

創(chuàng)建產(chǎn)研學(xué)聯(lián)盟是我國目前工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的一個偉大創(chuàng)舉，但其在實際的實施當(dāng)中需要國家、公司以及相關(guān)部門等的共同支持。國家應(yīng)該高度重視產(chǎn)研學(xué)聯(lián)盟的創(chuàng)建，同時加大對于工業(yè)機器人行業(yè)的補助力度。其中像是專用多軸控制器、電機驅(qū)動器等項目都應(yīng)該引起重視，重點扶持，因為他們的發(fā)展不僅可以帶動工業(yè)機器人生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，還可以促進生產(chǎn)水平的提高。國家應(yīng)該高度重視產(chǎn)研學(xué)聯(lián)盟的建立，發(fā)動其他從事科研的機構(gòu)提供幫助，以助于早日實現(xiàn)工業(yè)化機器人的產(chǎn)業(yè)化。

結(jié)論

工業(yè)機器人對于當(dāng)代社會發(fā)展具有至關(guān)重要的作用，可有效提高工作生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，同時維護工作人員的身體健康。在未來的技術(shù)發(fā)展中，應(yīng)立足于提高社會的思想認識，改善當(dāng)下市場環(huán)境，實現(xiàn)技術(shù)研發(fā)的協(xié)同發(fā)展，同時實現(xiàn)機器人的智能化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。

參考文獻

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（作者單位：北京筆克展覽展示有限公司）