后疫情時期工業(yè)機器人發(fā)展趨勢研究

陸 琦

（無錫市科技創(chuàng)新服務中心，江蘇 無錫 214000）

1 工業(yè)機器應用及產(chǎn)業(yè)鏈

據(jù)國際機器人聯(lián)合會（International Federation of Robotics）統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019 年，全球工業(yè)機器人銷量為37.3 萬臺，增速較2018 年有所放慢，但銷量仍處于高位，是有史以來第三高的銷量[2]。

1.1 工業(yè)機器人的應用

目前，工業(yè)機器人的應用主要集中在一些特定的行業(yè)。 汽車、3C、金屬制品、塑料化工和食品共五個行業(yè)是目前工業(yè)機器人應用最多的領域，IFR 最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示， 汽車行業(yè)占全球工業(yè)機器人安裝總量的30%，3C 行業(yè)占25%， 金屬和機械行業(yè)占比10%，塑料及化工行業(yè)占比5%，食品和飲料行業(yè)占比3%。 隨著人工成本上升、工業(yè)自動化水平提高，工業(yè)機器人用途不斷增加，運用領域也不斷擴大。

1.2 工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈

工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今，已形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。 產(chǎn)業(yè)鏈上游包括控制器、伺服電機和減速器三個部分，是工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈最核心的部件；產(chǎn)業(yè)鏈中游是本體制造；下游是系統(tǒng)集成，主要集中在汽車制造和3C 電子行業(yè)。

2 工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 市場規(guī)模

2014 至2019 年，全球工業(yè)機器人年安裝量平均增長率為13%。 2019 年， 全球工業(yè)機器人市場規(guī)模159.0 億美元。 其中， 亞洲是工業(yè)機器人最強大的市場，銷售額104.8 億美元，歐洲、北美地區(qū)銷售額分別為28.6 億美元和19.8 億美元。 中國、日本、美國和韓國和德國為工業(yè)機器人五個主要市場，2019 年全球3/4 的工業(yè)機器人安裝在以上5 個國家。

2.2 工業(yè)機器人保有量

2019 年，全球工業(yè)機器人保有量為270 萬臺，亞洲市場以12%的增速領先其他地區(qū)。中國保有量居第一，達78.3 萬臺；日本以35.5 萬臺位居第二；其次是印度2.63 萬臺。

2.3 日歐美三分天下，韓國后發(fā)的競爭格局

日本的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)已成為全球領導者。世界四大機器人企業(yè)巨頭中，日本的發(fā)那科和安川電機獨占其二。同時，日本在精密減速機、伺服電機等一些關鍵零部件方面技術優(yōu)勢明顯。

歐洲有著雄厚的工業(yè)基礎，德國庫卡、瑞士ABB在世界機器人四大企業(yè)中各占一席。德國以智能工廠為重心的 “工業(yè)4.0 計劃”、 英國的官方機器人戰(zhàn)略“RAS2020”以及法國的“機器人發(fā)展計劃”，彰顯了各國占領機器人產(chǎn)業(yè)制高點的決心。

美國于2011 年6 月推出“先進制造伙伴計劃”，明確要通過發(fā)展機器人重振制造業(yè)。 與其他國家相比，美國工業(yè)機器人技術具有全面、先進、適應性強的特點，在系統(tǒng)集成領域方面有較大優(yōu)勢。

韓國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，已成為世界范圍內(nèi)強勁的新生力量。 值得一提的是，韓國制造業(yè)每萬名產(chǎn)業(yè)工人所擁有的工業(yè)機器人數(shù)量高達855 臺。

2.4 我國工業(yè)機器人行業(yè)發(fā)展情況

我國工業(yè)機器人發(fā)展近40 年來， 在經(jīng)濟結構轉型、政策大力支持等因素驅動下，產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速發(fā)展。2002 年開始，我國的機器人銷量進入高速增長階段；自2013 年起，我國成為全球最大的工業(yè)機器人市場，自主品牌在國內(nèi)市場份額不斷攀升。 2018 年和2019年受宏觀經(jīng)濟下滑和中美貿(mào)易摩擦的影響，工業(yè)機器人銷量呈負增長， 分別為15.4 萬臺和14.05 萬臺；2020 年受疫情影響，國內(nèi)汽車、電子等工業(yè)機器人下游行業(yè)發(fā)展受限，對工業(yè)機器人的需求增速放緩。

3 新的國際形勢和疫情帶來的影響

3.1 全球經(jīng)濟處于低增長階段

2018 至2019 年，全球經(jīng)濟整體處于低位徘徊狀態(tài)，全球機器人安裝量較2018 年下降了12%，這主要反映在汽車、電氣/電子兩大主要行業(yè)，其中汽車工業(yè)是工業(yè)機器人最大的客戶行業(yè)。美日等國為加速本國制造業(yè)回流，大力呼吁在外企業(yè)撤回本國，以提高本國就業(yè)率，改善當?shù)亟?jīng)濟環(huán)境。

3.2 貿(mào)易保護主義帶來的危機

由于我國在控制器、伺服電機、減速機等核心器件的自主供應能力仍然偏低，個別國家的貿(mào)易保護主義導致生產(chǎn)所需的核心器件短缺。 另外，在工業(yè)機器人大量應用的汽車行業(yè)， 由于零部件供應鏈的風險，企業(yè)無法全力生產(chǎn)，這對我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)帶來不利影響。 同時，國外工業(yè)機器人供應商也受到了我國汽車行業(yè)業(yè)務下滑的影響。

3.3 新冠肺炎疫情帶來的影響

全球來看，新冠肺炎疫情的蔓延對全球經(jīng)濟的影響還不能完全評估，目前人們只能適應“新常態(tài)”，短期內(nèi)工業(yè)機器人行業(yè)不太可能出現(xiàn)大規(guī)模訂單帶來的重大刺激。我國在2020 年第二季度開始復蘇，工業(yè)機器人在多個制造領域的應用得到了加強。

4 工業(yè)機器人行業(yè)發(fā)展趨勢

國際機器人聯(lián)合會主席米爾頓·蓋里（Milton Guerry）表示：新冠肺炎疫情的全球蔓延短期內(nèi)造成行業(yè)的大幅收縮運行。 中長期來看，這場危機將成為全球機器人產(chǎn)業(yè)增長的助推器。 據(jù)他預測，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)有望在2021 年得到復蘇，但可能要到2022 年或2023 年才能達到危機前的水平。

4.1 行業(yè)發(fā)展趨勢

持續(xù)至今的新冠肺炎疫情已對2020 年全球經(jīng)濟產(chǎn)生了負面影響，但也為今后工業(yè)生產(chǎn)走向現(xiàn)代化和數(shù)字化提供了機會。 IFR 建議讓機器人變得更簡便化、數(shù)字化和協(xié)作化。

一是便于安裝和操作，使其作業(yè)于更廣泛的制造領域，讓更多的中小企業(yè)也能利用工業(yè)機器人來提高生產(chǎn)效率；二是利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字化平臺資源，利用人工智能技術進一步提高工業(yè)機器人智能化水平，讓工業(yè)機器人變得更“聰明”。第三，人與機器人協(xié)作的應用正在興起。隨著越來越多的供應商提供不同功能的人機協(xié)作工業(yè)機器人，它們的應用范圍正在擴大。 在2019 年安裝的37.3 萬臺工業(yè)機器人中，人機協(xié)作機器人市場份額達到4.8%；雖處于起步階段，但這個市場增長迅速，2015 年至2019 年， 協(xié)作機器人的應用增長了10 倍。

4.2 技術發(fā)展趨勢

后疫情時期的經(jīng)濟恢復將進一步加速工業(yè)機器人技術的應用，因此，最大限度地利用這些技術提供的機會非常重要。 不難預見，物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能技術和工業(yè)機器人的深度融合將帶來前所未有的多領域跨行業(yè)合作，讓未來的工業(yè)機器人更智能化、微型化、模塊化，把更多的人從煩瑣的工作中解放出來。

多傳感器融合技術。與控制理論、信號處理、人工智能、概率和統(tǒng)計相結合，幫助工業(yè)機器人完成復雜、動態(tài)的作業(yè)任務。

導航與定位。 賦予工業(yè)機器人精確、快速的自主導航能力；通過機器學習和數(shù)據(jù)分析，對作業(yè)路徑進行檢測、識別和規(guī)劃。

機器人視覺。涉及人工智能、計算機科學、模式識別等學科， 通過視覺光源控制器和圖像處理系統(tǒng)，從客觀事物中提取信息，對任務進行穩(wěn)定可靠的識別和處理。

智能控制技術。有別于傳統(tǒng)機器人簡單的程序化操作，智能控制技術賦予機器人在復雜場景下，高效處理空間、位置等需要多種感知后作出反應的能力。

人機接口技術。人機接口技術的深化是實現(xiàn)人機協(xié)作配合的必然途徑， 提供多媒介的人機智能接口，在系統(tǒng)運行中實現(xiàn)人機智能結合、人機協(xié)同工作。

5 結論

目前， 我國的新冠肺炎疫情得到了有效控制，經(jīng)濟恢復與發(fā)展領先全球， 但國際上仍存在不確定因素。未來，更簡便化、數(shù)字化和協(xié)作化的工業(yè)機器人將得到廣泛應用；技術方面，對傳感器融合、導航與定位、機器人視覺、智能控制、人機接口等技術的進一步研發(fā)將是深耕工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的首要任務。