《中國製造2025》站在曆史的新高度,從戰略全(quán)局出發,明確提出了我國實施製造強國戰略的第一個十年的行動計劃,將“高檔數控機床和機(jī)器人”作為大力推動的重(chóng)點領域之一,提出機器(qì)人產業的發(fā)展要“圍繞汽車、機械、電子、危險品製造、國防軍工、化工、輕工等工業機器人應用以及醫療健康、家庭服務、教育(yù)娛樂等服務機器人應用的需求,積極研發新產品,促進機(jī)器(qì)人標準化、模塊化發展,擴大市(shì)場應用(yòng)。突破機器人本體,減速器、伺服電機、控(kòng)製器、傳感(gǎn)器與驅動器等關鍵零(líng)部件及係統集成設(shè)計製造技術等技術(shù)瓶頸。”並在重點領域(yù)技術創(chuàng)新路線圖中明確了我國未來十年機器人產業的發展重點主要為(wéi)兩個(gè)方(fāng)向:一是開發工業機器人本體和(hé)關鍵零部件係列(liè)化產品,推動工業機器人產業化及應用,滿足我國製造業轉型升級迫切需求;二是突破智(zhì)能機器人關鍵技術,開發一批智能機器人,積極應對新一輪科技革命(mìng)和產業變革的挑戰。
據了解,根據應用(yòng)環境不同,國際機器人聯(lián)合會(IFR)將機器人分為兩類:製造環境下的工業機(jī)器(qì)人和非製造環境下的服務機器人(rén)。工業機器人(rén)是在工業生產中使用的機器人的總(zǒng)稱(chēng),是現代製造業中重要的工廠自(zì)動化設備;服務機器人是服務於人類的非生產性機器人,服務機器人技(jì)術主(zhǔ)要(yào)應(yīng)用於非結構化環境,結構比較複雜,能夠根據自身的傳感器與通(tōng)過通信,獲(huò)得外(wài)部(bù)環境的信息,從而進行決策,完成相應的作業任務。
市場潛力仍待挖掘
工業機器人主要是指麵向工(gōng)業領域的多關(guān)節機械(xiè)手或多自由度機器人(rén),用於工業生產過程中的(de)搬運、焊(hàn)接、裝配、加工、塗裝、清潔生產等方麵。2014年全球工業機器人銷量創下曆史新高,達到22.5萬台,同比(bǐ)增長27%。市場增長的動力主要來自於亞洲(zhōu)地區,特別是中、韓兩國。
近(jìn)年來,中國機器人市場需求快速增長,並已成為全球機器人重要市場。2014年,中國工業機器人銷量達(dá)到5.6萬台,同比增長52%,再次成為全(quán)球最大工業機器人市(shì)場。用(yòng)戶已(yǐ)從外商獨(dú)資企業、中外合資(zī)企業為主,向內資企業、乃至中小(xiǎo)企業發展。國內沿海工業發(fā)達地區不少(shǎo)企業產品用來(lái)出口,對產品(pǐn)質量(liàng)要求高,越來越(yuè)多的(de)企業采用機器人代替產業(yè)工人。在珠三角地區,使用工業機器人的年均增(zēng)長速度已達到30%,尤其在裝配、點膠、搬運、焊接等領域,已經掀起了一股機器人使用熱潮。
雖然自2013年中國已(yǐ)經是全球工業機器人最大市場,但製造業工業機器人密度(dù)仍然(rán)很低,2013年中國工業機器人密度僅為30台(tái)/萬名產(chǎn)業工人,不足全球平均水平的一半(bàn),與工業自動化程度較高的(de)韓國(437台/萬名產業工人)、日本(323台/萬名產業工(gōng)人(rén))和德國(guó)(282台/萬名產業工人(rén))相比差(chà)距更大。國內工業機器人(rén)市場仍(réng)有巨(jù)大潛力。
我國作為製造業大國,在工業機器人應用方麵一直處於落後地位。除汽車行業外,量大麵廣的一般製造業對機器人的應用基本上處於(yú)自發、分散或零散的狀態。隨著我國工廠自動化的發展,工業機器人在其它工業行業中也將得到快速推廣,如電子、金屬製品、橡膠塑(sù)料、食品、建材、民爆、航空、醫藥設備(bèi)等行業。
工業機器(qì)人的應用程度是一(yī)個國家工業自動化水平的重要標誌。我國工業機器人的發展(zhǎn),應圍繞加快我國智能製造的發展需求,協同機器人供需雙方,一方麵提高我國機器人製造企業的創新能力,促進機器人標準化、模塊化、係統化(huà)發展,降低使用成本,提(tí)升(shēng)集成應用水平,從而擴大市場應用範圍;另一方麵積極開展自主品牌機器人的應用試點,抓好一批效果突出、帶動(dòng)性強、關聯度高(gāo)的典型應用(yòng)示範工程,以點帶麵推動運(yùn)用工業機器(qì)人(rén)來改造提升傳統製造業。
有重點(diǎn)地進行發展(zhǎn)
服務機器人包括專用(yòng)服務機器人和(hé)家用服務機器人,服務機器人的應用範圍很廣(guǎng),主要從事維護保養、修(xiū)理、運輸、清洗、保安、救(jiù)援、監護(hù)以及醫療、養老、康複、助殘等工作。服務機器人是一種(zhǒng)新型智能化裝備、一項戰略性高技術產品,在未來具有比工業機器(qì)人更大的市場空(kōng)間。
全球服務機器人在近五年間呈現出快速增長(zhǎng)的態勢。根(gēn)據國際機器人聯合會(IFR)的統計,2013年全球專業服務(wù)機器人和個人/家用服務機器人的銷量分別達到2.1萬台和400萬台,市值分別為35.7億美(měi)元和17億美元,分別同比(bǐ)增長4%和28%。未來幾年,全球服務機器人的(de)市場將繼續快速(sù)增長。隨著相互學習與(yǔ)共享知識雲機器人技術獲得重大突破,小型家庭用輔助機器人(rén)大幅度降低(dī)生產成本(běn),將在2020年之前形成至少累計416億美元的新興市場。同時雖(suī)然殘障輔(fǔ)助機器起步緩慢,但可預測未來20年(nián)會有高速增長。
目前國際上服務機器人的技術研發主要由美、日、中、德、韓五國主導。我國服務機(jī)器人的發展(zhǎn)滯(zhì)後於工業機器人,與日本、美國等國家相比,我(wǒ)國在(zài)服務機(jī)器人領域的研發起步較晚,與發達國家絕對差距還比較大。但相對於工業機器(qì)人而言,國內外差距較小。服務機器人一(yī)般都要結合特定需求市場進行開發,本土企業更容易結合(hé)特定的環境和文(wén)化進行開(kāi)發占據良好的市場定位,從而保持一定的競爭優勢。外國的服務機器人也屬於新興產業,大部分服務機器人(rén)公(gōng)司成立的時間(jiān)還比較短,因而我國(guó)的服務機器(qì)人(rén)產業麵臨(lín)著較大的機遇和發展空間。
從發展趨勢來看,我國專業服務機器(qì)人有望先於個人/家(jiā)用機器人實(shí)現產業化,特別是醫療機器人、危險特殊(shū)環境巡檢(jiǎn)探查機器(qì)人等。隨著我國(guó)進入老齡化社會,醫療、護理和康複的需求增(zēng)加,同時由於(yú)人們對生活品質追求的提高,將使個人(rén)/家用機器人在未(wèi)來具有更為廣闊的市場空間。
突破技術瓶頸
機器(qì)人集現代製造技術、新(xīn)型材料技術和信息控製技術為一體,是智能製造的代表性產品,其研發、製造、應用成為衡量一個(gè)國家科技創新(xīn)和(hé)製造業水平的重要標誌,引起了世界製造強國的高度重視。
我國機器人產業的(de)發(fā)展可(kě)追溯到上世紀80年代,當時(shí)科技部將工業機器人列入(rù)了科技攻關計(jì)劃,原機械(xiè)工業部牽頭組織了點焊、弧焊、噴漆、搬運等型號的工業機器人(rén)攻關,其他(tā)部委也積極(jí)立(lì)項支持,形成了中國工(gōng)業機器人第一次高潮。其(qí)後,主要是由於市場需求的原因,機器人自主研發和產業化(huà)經曆了長期的停滯(zhì)。2010年以後,我國機器人裝機容量逐年遞增,開始麵向機器人全產業鏈發展。 \
機器(qì)人產業發展包括研發試(shì)驗、機器人本體和(hé)零部(bù)件產業化、係統集成技術、服務等,每一個環節都很重要。我國機器人產業鏈的發展是一個任重道遠的過程,整體(tǐ)來(lái)看,目前中國大(dà)部分機器人(rén)企業集中在(zài)集成領域(yù),加工組裝企業(yè)占多(duō)數。在核心及關鍵技術的原創性研究、高可靠性(xìng)基(jī)礎功能部件、係(xì)統工藝應(yīng)用解(jiě)決方案以及主機批量生產等方麵,距發達國家還有相當的差距。關鍵部件方麵(miàn),精密減速器(qì)、伺服電機及驅動器等(děng)關鍵部件大量(liàng)依賴進口。雖然多年來國家對這方麵也做了較大(dà)的投(tóu)入支持,由於原來市場(chǎng)規模和產業化程度不高,不足以帶動核(hé)心部件的發展,致使效果不理想。
由此可見,我國機器人技術(shù)實力(lì)不足製約了產業化規(guī)模,而規模較小也反過來製約了技術的發展,這些都影響了機器人產業(yè)化進(jìn)程。若想提高國產機器人的市場競爭力,一方麵要擴大國產機器(qì)人產量,提高國內機器人(rén)企業(yè)的產能(néng);另一方麵要推動國產機器人關鍵零部件的國產(chǎn)化,提高關鍵(jiàn)零(líng)部件生(shēng)產能力,滿足國產機器人(rén)產能擴張的需要。
近兩年,國家對智(zhì)能製(zhì)造(zào)和機器人高度重視。工信部、發改委、科技部(bù)等多部門都(dōu)在力推機器人產業的(de)發展,從頂層設計、財稅金融、示(shì)範應用、人才培養等多個方麵著手推進自主品牌機器人產業發展(zhǎn),扶持政策愈來愈全(quán)麵、細化。我國機器(qì)人產業路線(xiàn)圖以及機器人產(chǎn)業“十三五”規劃相(xiàng)關工作也在穩步推進。這對我(wǒ)國機器人企業突破技術瓶頸、提高產(chǎn)業化能力(lì)將起到極大的促進作用。
目前對於我國機器人產(chǎn)業而言,已(yǐ)經不是重視或不重視的問題(tí),而是以什麽樣的眼光(guāng)來看(kàn)待這個產業,以什麽樣的思維(wéi)來培育和有序發展這個(gè)產業的問題。對(duì)於機器人產業的市場需求、技術創新模(mó)式、資金支持方式等多方麵問題,各地政府對該產業的扶持政策都有望(wàng)走向細化。
加快下一代機器人研發
隨著機器人技(jì)術的發展,根(gēn)據功能不同,機(jī)器(qì)人又被分(fèn)為一般機器人和智能機器人。其中,一般機器人是指隻具有一般編程(chéng)能力和操作功能的(de)機器人,目前我國生產的機器人大多數屬於這一類;智(zhì)能機器人並沒有(yǒu)統一的定義,大多數專家認為智能機器(qì)人(rén)至(zhì)少要具備以下幾大功能特(tè)征:一是具(jù)備對不確定作業條件的適應(yīng)能力;二(èr)是具備複雜對象的靈活操作能(néng)力;三是具備與人緊密協調合作的能力(lì);四是具備與人自然(rán)交互的能力;五是具備人機合作安全特(tè)征。無論是現代的(de)工業機器人還是服務(wù)機(jī)器人,最終都將發展為具有學習能力的(de)智慧型機(jī)器人。我們一般將智能(néng)機器人又稱(chēng)為下一代機器人。隨著3D視覺感知/認知、力覺傳感器等技(jì)術的不斷進步和與工業互聯(lián)網、雲計算、大數據等新一代信(xìn)息技術的深度融合,下(xià)一代機器人的智能化程度(dù)將進一步提高,對外界的(de)感知能力將進一步(bù)增強(qiáng),可以完成動態(tài)、複雜的作業使命,實現多機(jī)協同,並與人類協同作業。
為(wéi)進一步搶占(zhàn)國際市場,提升製造業在全球的競(jìng)爭性地位,各經濟強國(guó)躍躍欲試,紛紛製定(dìng)發(fā)展規劃(huá),以圖搶占先進機器人技術的發展先機。目前,德國政府推行“工業4.0”戰略,構建“智能工廠”,打造“智能生產”,其重點課題之一是人與機器、機器(qì)與機器之間的交互合作。美國2013年提出了“美國機(jī)器人發展路線圖”,將圍繞製造(zào)業攻克機器人的強適(shì)應性(xìng)和可重構的裝配、仿人靈巧操作、基於模型的集成(chéng)和供應鏈的設(shè)計、自主導航、非結構化環境的感知(zhī)、教育訓練、機器人與人共事的本質安全性等關鍵技術。2015年年初,日本政府公布了《日本機(jī)器人新戰略》,並在其五年行動計劃中,明確(què)提出要“研究開發下一代機器人(rén)中(zhōng)要實現的數(shù)據終端化、網絡(luò)化、雲計算等技術”。韓國政(zhèng)府近年來陸續發布多項政策,旨在扶植第三代智能機器人(rén)的研發與應(yīng)用(yòng),2012年韓國公(gōng)布的《機器人未來戰略戰網2022》,其政策焦點為支持韓國企業進軍國際市場,搶占智能機器人(rén)產業(yè)化的先機。在美(měi)、日、歐等技術強國的大力(lì)推(tuī)進下,近(jìn)五年來下一(yī)代機器人樣機、示範應用、乃(nǎi)至實用係統不斷湧現。
從我國目前(qián)來看(kàn),下一代工業機器人需求市場尚未完(wán)全成熟,但具有戰略(luè)意(yì)義的共性(xìng)技術研發、儲備又尤為迫切。當前我國發展(zhǎn)下(xià)一代機器人產業,應首先注重(chóng)夯實(shí)機器人產業技術基礎,著力(lì)推動現有(yǒu)機器人的產業化進程,加快(kuài)自主品牌機器人在(zài)國內市場的推廣應用。探索(suǒ)新的技術研發(fā)模式,鼓勵科研院所與企業發揮各自優(yōu)勢,多方建立下一代工業(yè)機器人前(qián)沿、共性技術研發與儲備的國家級平台,從中國的國情、需求(qiú)出發,突破下一代機器人核心技術,研製出下一(yī)代機器人(rén)樣機係統、產品,並推進產業化進程,搶占下一代機器人國際製高點。對於應(yīng)用於不同(tóng)領域的機器人產品(pǐn),實施不同的發(fā)展戰略:一方麵以企業為核心,以共性技術平台為支撐,優先發展(zhǎn)下一代工業機器人,推進產需對(duì)接,搶占發展製高點;另(lìng)一方麵,以市場為導向,把握國內需(xū)求特點,發(fā)展醫療、養老助殘等服務機器人和特殊服役環(huán)境下作業的特種機(jī)器人。
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