工业机器人产业分析研究报告

摘要：从工业机器人密度（汽车制造业中，每万名生产工人占有的机器人数量）分析，我国的汽车市场远未饱和。从汽车工业协会会20##年11月提供的具体数据看，日本和意大利分别达到1710和1600，德国为1180，法国1120台，西班牙950台，美国770台，英国610台，瑞典630台，我国还不到90台(08年我国汽车从业工人约为356万)，即使我国达到600台的密度，则拥有213600台的市场潜力。

   关键词：工业；机器人；

一、我国工业机器人发展

我国机器人研究开始于20世纪70年代，至今已有30多年。1977年，北京机械工业自动化研究所曹祥康在江苏嘉兴召开了全国性机械手技术交流大会，是我国第一个以机器人为主题的大型会议。1983年12月在广州成立中国机械工程学会工业机器人专业委员会。1985年9月在沈阳成立中国自动化学会机器人专业委员会，这两个委员会在国家主管部门的领导下协助制定“七·五”、“八·五”机器人攻关项目的发展规划、机器人的有关标准及“863”科技发展规划。1986年《高技术研究发展纲要》，规定在自动化领域成立专家委员会，其下设立集成制造系统和智能机器人两个主题组。1995年8月，国家科技部举办“机器人与自动化生产应用工程合作协议”的签字仪式，标志着“智能机器人主题”初步战略目标调整工作完成。经过“七·五”攻关和“八·五”、“九·五”、国家“863”计划支持的应用工程开发，我国第一代工业机器人设计、制造和应用技术已趋于成熟。

国家“863”高技术计划中，将沈阳新松机器人自动化股份有限公司、哈尔滨博实自动化设备有限责任公司、一汽集团涂装技术开发中心、国家机械局北京自动化所工业机器人与应用技术工程研究中心、大连贤科机器人技术有限公司、天津市南开太阳高技术有限公司、上海机电一体工程有限公司、上海交大海泰科技发展有限公司、四川绵阳四维焊接自动化设备有限公司等确立为智能机器人主题的9个国家级产业化基地。此外，大连组合机床所、上海富安工厂自动化公司、国家机械局机械研究院及北京机电研究所、东风汽车公司、济南第二机床厂、济南铸锻研究所、昆明船舶公司、哈尔滨焊接研究所、北京精艺公司、哈尔滨风华机器厂、航天测控公司、首钢莫托曼公司、安川北科公司等都以其开发生产的特色机器人或应用工程项目而活跃在我国工业机器人市场上。

表1 我国主要工业机器人研发生产单位相关情况

二、我国工业机器人技术现状

在机器人技术基础方面，我国开展了机器人运动学、动力学与构型综合研究，机器人运动控制算法及机器人编程语言的研究，机器人内、外部传感器的研究与开发，多传感器控制系统的研究，离线编程技术、自诊断、安全保护技术等，基本掌握了工业机器人的所有关键技术。

    在机器人控制装置研制方面，我国已经开发出双处理器、多处理器和分层控制装置，不少装置已经投入实际应用，主控计算机的档次也逐渐升级。

在机器人操作器研制方面，我国已经能够设计和生产点焊、弧焊、喷漆、装配等各类机器人，不少机器人拥有自主知识产权。其中，国产自动导引小车市场开拓最为成功，不仅牢牢占据国内市场，而且批量出口海外。

在机器人应用工程方面，世界各国主要行业对工业机器人的需求分布及应用类型见图1、图2，我国根据实际情况，设计建成多条机器人焊装生产线、装配机器人生产线和喷涂生产线，还设计开发了很多关键工位机器人工作站。

图1 20##年全球主要行业对工业机器人的需求分布

图2 20##年全球工业机器人应用类型分布

三、我国工业机器人市场需求

长期以来，由于我国人口众多、劳动力价格低廉、生产技术水平又相对落后，工业机器人的应用受到了很大限制。但是，随着工业机器人价格的不断降低和性能的不断提高，劳动力成本不断上升，尤其是汽车业的快速发展，我国工业机器人应用情况将发生质的变化。

据统计，“九·五”期间，我国工业机器人的需求量以每年30％以上的速度快速增长。至20##年时，我国工业机器人的拥有量已达3500台左右，主要包括点焊、弧焊、喷漆、注塑、装配、搬运、冲压等各类机器人，销售额为6．7亿元。20##年时拥有量达到7OOO台，年销售额增长至28．7亿元。近几年来，随着经济的快速增长，特别是汽车业的高速发展，我国每年新增的工业机器人台数以及总安装量都在快速增长。例如，20##年我国工业机器人新安装台数为5770台，20##年为6581台，20##年为7900台，20##年为5000台，截至20##年末，我国工业机器人安装量为36800台。根据国际机器人联合会和美国国家机器人协会最新推测数据数据，20##年我国工业机器人年安装台数将达10000，届时安装量将达60400台。

从工业机器人密度（汽车制造业中，每万名生产工人占有的机器人数量）分析，我国的汽车市场远未饱和。从汽车工业协会会20##年11月提供的具体数据看，日本和意大利分别达到1710和1600，德国为1180，法国1120台，西班牙950台，美国770台，英国610台，瑞典630台，我国还不到90台(08年我国汽车从业工人约为356万)，即使我国达到600台的密度，则拥有213600台的市场潜力。

归纳起来，国内工业机器人市场具有如下特征：

一是国内汽车业的高速发展有力促进了工业机器人市场的发展，自20##年，我国汽车行业进入高速增长期，作为自动化程度高、技术资金密集型产业，汽车行业的增产扩能拉动了工业机器人的需求。

二是沿海经济发达地区是工业机器人的主要市场。我国工业机器人的使用主要集中在广东、江苏、上海、北京等地，其工业机器人拥有量占全国一半以上。

三是外商独资企业、中外合资企业是目前工业机器人的主要用户。外商独资或中外合资企业自动化程度一般比较高，也导致工业机器人的需求量较大。

四是国内一些现代化水平比较高的企业开始越来越多地应用工业机器人。国内一些汽车厂家如奇瑞等为了提高产品竞争力，开始较多地应用工业机器人，军工企业特别是坦克装甲车等开始应用焊接机器人，特种船舶，如液化石油气运输船舶也开始采用焊接机器人，焊接速度和焊接质量得到明显提高。

五是劳动力成本的不断提高促使工业机器人不断进入企业。随着经济的发展，制造业工人从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出更高要求，像焊接、喷涂等恶劣工作条件的岗位将会被机器人代替。

六是我国日益增长的工业机器人市场以及巨大的市场潜力吸引世界著名机器人生产厂家的目光。目前，我国进口的工业机器人主要来自日本，20##年日本对华出口金额占我国进口工业机器人金额的一半。中国是ABB在全球的第一大市场和意大利机器人的第一大进口国。

四、国外工业机器人发展模式

日本模式：各司其职，分层面完成交钥匙工程，即政府制定相应政策，机器人制造厂商以开发新型机器人和批量生产优质产品为主要目标，由其子公司或社会工程公司来设计制造各行业所需要的机器人成套系统。

欧洲模式：一揽子交钥匙工程，即机器人的生产和用户所需要的系统设计制造全部由机器人制造厂商自己完成。

美国模式：采购与成套设计相结合。美国国内基本不生产普通工业机器人，企业需要的机器人通常由工程公司进口，再自行设计制造配套的外围设备，完成交钥匙工程。

中国工程院在20##年12月完成并公开的《我国制造业焊接生产现状与发展战略研究总结报告》指出，我国应从“美国模式”着手，在条件成熟后逐步向“日本模式”靠拢，同时欧洲的经验也值得我们学习。

五、工业机器人产业化的几个条件

工业机器人是先进制造业中不可替代的重要装备和手段，是衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。我国已经是世界公认的制造业大国，但随着劳动力成本的不断提高，经济发展模式必须进行调整，生产自动化、发展高科技产业已经成为必由之路。

一是国家政策支持，是加速高新技术产业化的重要前提，机器人属于国家战略性高技术，是多项前沿技术和综合实力的体现，国家应该制定长远政策加以规划和发展。国家在资金、税收等各个方面给予一定的优惠政策，把机器人产业发展纳入到重要产业政策中，鼓励企业采用国产机器人。

二是推动产学研联盟建设，形成强大的研究，开发和应用队伍。工业机器人涉及机械、自动化、计算机、人工智能等诸多学科，只有将国内所有力量组织起来，群策群力，才能将技术研究搞上去，并与国外大公司进行竞争。

三是尽快改变关键元器件主要依赖进口的局面。成本和整体解决方案己成为企业选择工业机器人的首要因素，成本居高不下是制约国产机器人进一步发展的关键因素之一，除了受到批量较小影响外，国产机器人发展主要受到关键元器件价格的制约。

四是除了努力提高工业机器人性能外，我国还要大力加强大型、专业应用工程软件开发工作。在工业机器人作业系统中，周边装备和控制单元占总成本的80％，这些装置的研发与集成决定着整个作业系统的开发周期，其技术性能直接影响系统的生产效率和产品质量，机器人作业系统开发已成为制约工业机器人推广应用的关键因素之一。

五是努力进入汽车领域，并积极开拓新的应用市场。汽车业是工业机器人应用太户，我国将汽车业作为支柱产业加以发展，虽然国外工业机器人厂家在此领域具有较明显优势，但仍可以避实就虚，在众多中小企业中大显身手。

六是加强人才队伍建设。给高技术人才创造发挥聪明才智的长效机制，吸引人才，培养人才，留住人才，高新技术企业的竞争是人才的竞争，没有人才，何谈发展。

七是机器人知识的普及程度对机器人产业化的进程起着很大的制约作用，因此，要进一步加大工业机器人宣传力度。

参考文献：

【1】《直角坐标机器人控制系统的研制》王炎欢陈阿三刘鑫茂《轻工机械》20##年 第4期

【2】.《遥操作机器人位置反馈型H∞双向伺服控制系统研究》赵丁选[1] 韩成浩[1,2] 《中国工程机械报》20##年第2期

【3】. 《PLC技术在移动机器人中的应用研究》 《国内外机电一体化技术》20##年第9期

【4】.《工业机器人在纸卷包装机放封头系统上的应用》赵永国 张东《中华纸业》20##年第4期

【5】.《20##年日本机器人大盘点》张炜《机器人技术与应用》20##年第2期

【6】.《全球机器人市场统计数据分析》梁琪《机器人技术与应用》20##年第2期相关文献

【7】. 《测量手部运动的手套》克里斯蒂娜·格里凡提尼《科技创业》20##年第1期

【8】. 《具有终端收敛能力的Stewart平台饱和PD控制》赵东亚

 

第二篇：机器人技术论文

针对《机器人技术》的课程探讨之 工业机器人

姓 名：

指导老师： 学 号： 班 级：

工业机器人

摘要：机器人学是当今世界极为活跃的研究领域之一，它涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工智能等多个学科。机器人是一种典型的现代光机电一体化产品。随着计算机、人工智能和光机电一体化技术的迅速发展，机器人已成为人类的好帮手。工业机器人自诞生到现在近半个世纪以来，已广泛应用于国民经济各个领域。随着第三次工业革命浪潮的来袭，工业机器人产业迎来了新一轮的发展热潮，在面对机遇的同时，民族机器人企业如何打开国内外机器人市场成为我国本土机器人企业急需面对的问题。机器人的应用越来越广泛，需求越来越大，其技术研究与发展越来越深入。这将提高社会生产率与产品质量，为社会创造巨大的财富！

关键词：工业机器人技术、市场需求、存在问题、解决方案、发展趋势

引言：工业机器人诞生于20世纪60年代,在20世纪90年代得到迅速发展,是最先产业化的机器人技术。它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。它的出现是为了适应制造业规模化生产,解决单调、重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业。在我国,工业机器人的真正使用到现在已经接近20多年了,已经基本实现了试验、引进到自主开发的转变,促进了我国制造业、勘探业等行业的发展。随着我国改革开放的逐渐深入,国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击,因此,掌握国内工业机器人市场的实际情况,把握我国工业机器人的相关技术与研究进展,显得十分重要。

我国工业机器人虽然经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展，但是在某些关键技术上，还缺乏整体核心技术的突破，具有中国知识产权的工业机器人则很少。目前与国外企业相比，我国机器人制造公司在技术上的软肋主要表现在电机技术、加工工艺两方面。

现存问题：

一、工业机器人市场问题 我国是制造大国，随着劳动力成本的逐渐上升，廉价劳动力成本优势已经没有竞争力。“刘易斯拐点”理论已经越来越明显，工业机器人取代劳动力的趋势已经成为必然，这也是我国工业机器人产业形成的基本动力。

二、工业机器人应用问题 目前，除减速机外，国内基本上可以生产机器人整机以及零部件产品。但由于国外品牌与质量，依旧高于国内市场，导致民族机器人企业自主研发的产品，使得用户对于民族机器人产品的认知度不是很高。

三、工业机器人成本问题 随着国外机器人产业化的快速发展，导致民族机器人集成成本与国外销售价格相差无几，我国机器人企业也正处于临界点。其中，搬用机器人自动化成

套装备在200kg/20万左右，点焊机器人在165kg/万左右。我国工业机器人还没有形成产业化，政府补贴的力度也需要加强。

四、工业机器人产品研发问题 目前，我国工业机器人研发企业并不多，大多还是通过引进国外先进机器人技术进行生产与制造，更多的机器人企业处于代理层面。而民族机器人研发企业的投入费用大、政府扶植力度不够，导致工业机器人还没形成产业化发展。工业机器人企业在研发过程中要本着下游考核上游、市场考核产品、整机考核部件、试验考核技术方面发展。

解决方案：随着我国经济的快速发展和劳动力成本的不断提高，发展高科技产业，提高制造业生产自动化水平，由劳动密集型向技术密集型转变已经成为经济发展模式和制造产业结构调整的必由之路。预计到20xx年，我国将成为全球最大的需求国，为我国工业机器人的发展提供了良好的机遇和巨大的发展空间。为适应我国工业机器人快速发展的需要，我们面临着多层次的挑战。在认识层面上，机器人是最能体现智能制造“高端、智能”特点的核心装备，“高端装备制造产业”被列为7大战略性新型产业之一，工业机器人行业作为高端装备制造产业的重要组成部分，自主发展工业机器人技术是提升我国智能制造水平的重要手段。必须在政府、企业、研究机构等全范围内形成统一认识，营造科学推进和发展工业机器人的整体氛围，进而形成工业机器人发展的国家力量。在战略层面上，智能制造已经成为国家重点培育和发展的战略新兴产业核心，智能制造对工业机器人化的需求持续快速增长。因此必须抓住机遇、明确目标、加快步伐、迅速发展；必须形成工业机器人生产制造的优势产业链；必须掌握服务于制造业的工业机器人核心技术。在应用层面上，目前我国工业机器人应用市场日趋成熟，与国外相比，应用领域较少，产品种类不够丰富。因此，需要全面布局，探索更广泛的应用领域以及工业机器人服务于各领域的发展模式、服务内容、共性技术；重点突破，针对国防、航空、航天等尖端领域的制造需求，实现工业机器人核心技术的重点突破；完善结构，建立面向不同应用领域的工业机器人系统级解决方案的研发、生产、市场的完整体系。在技术层面上，现代智能制造新理念对工业机器人发展提出诸多新的要求。制造产品的多品种、少量化发展趋势带来弹性生产需求，要求工业机器人具有高度柔性和高集成度；制造专业细分和更加复杂的制造流程要求工业机器人更加智能化、作业精细化；制造业不断缩短的产品生命周期要求工业机器人具有与之相适应的快速更新和升级能力；工业机器人在提高性能的同时必须遵循低能耗、低排放为特征的绿色制造理念。

结论：从制造业的发展历程看，我国正处于高速工业化进程中，生产手段必然要经历机械化、自动化、智能化、信息化的变革，工业制成品也将经历数量、质量、柔性低成本的发展阶段，目前制造业普遍需要技术和设备升级改造，以增强竞争力，提高经济效益。如何以高质量、低成本、快速反应的手段在市场中生存和发展，已是我国企业不容回避的问

题，这些问题为工业机器人的应用提供了巨大的市场需求，也促使我国工业机器人的应用市场日趋成熟，为我国工业机器人产业化提供了难得的机遇，必将在我国改变经济发展模式、调整产业结构、促进传统产业优化升级方面发挥极其重大的作用。工业机器人市场竞争越来越激烈,中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战,加快工业机器人技术的研究开发与生产是我们抓住这个历史机遇的主要途径。因此我国工业机器人行业要认识到以下几点情况:第一,工业机器人技术是我国由制造大国向制造强国转变的主要手段和途径,政府要对国产工业机器人有更多的政策与经济支持,参考国外先进经验,加大技术投入与改造;第二,在国家的科技发展计划中,应该继续对智能机器人研究开发与应用给予大力支持,形成产品和自动化制造装备同步协调的新局面;第三,部分国产工业机器人已经与国外相当,企业采购工业机器人时不要盲目进口,应该综合评估,立足国产。

参考文献：

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