《中國制造2025》之工業(yè)機(jī)器人篇

《中國制造2025》站在歷史的新高度，從戰(zhàn)略全局出發(fā)，明確提出了我國實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的第一個(gè)十年的行動計(jì)劃，將“高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人”作為大力推動的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，提出機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要“圍繞汽車、機(jī)械、電子、危險(xiǎn)品制造、國防軍工、化工、輕工等工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用以及醫(yī)療健康、家庭服務(wù)、教育娛樂等服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用的需求，積極研發(fā)新產(chǎn)品，促進(jìn)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化發(fā)展，擴(kuò)大市場應(yīng)用。突破機(jī)器人本體，減速器、伺服電機(jī)、控制器、傳感器與驅(qū)動器等關(guān)鍵零部件及系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)制造技術(shù)等技術(shù)瓶頸。
”并在重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新路線圖中明確了我國未來十年機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)主要為兩個(gè)方向：一是開發(fā)工業(yè)機(jī)器人本體和關(guān)鍵零部件系列化產(chǎn)品，推動工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用，滿足我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級迫切需求；二是突破智能機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)一批智能機(jī)器人，積極應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)。

一、以需求為導(dǎo)向，增強(qiáng)創(chuàng)新能力，擴(kuò)大市場應(yīng)用
根據(jù)應(yīng)用環(huán)境不同，國際機(jī)器人聯(lián)合會（IFR）將機(jī)器人分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是在工業(yè)生產(chǎn)中使用的機(jī)器人的總稱，是現(xiàn)代制造業(yè)中重要的工廠自動化設(shè)備；服務(wù)機(jī)器人是服務(wù)于人類的非生產(chǎn)性機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人技術(shù)主要應(yīng)用于非結(jié)構(gòu)化環(huán)境，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，能夠根據(jù)自身的傳感器與通過通信，獲得外部環(huán)境的信息，從而進(jìn)行決策，完成相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)。
1、中國已成為全球第一大工業(yè)機(jī)器人市場，潛力仍待挖掘
工業(yè)機(jī)器人主要是指面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人，用于工業(yè)生產(chǎn)過程中的搬運(yùn)、焊接、裝配、加工、涂裝、清潔生產(chǎn)等方面。2014年全球工業(yè)機(jī)器人銷量創(chuàng)下歷史新高，達(dá)到22.5萬臺，同比增長27%。市場增長的動力主要來自于亞洲地區(qū)，特別是中、韓兩國。
近年來，中國機(jī)器人市場需求快速增長，并已成為全球機(jī)器人重要市場。2014年，中國工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)到5.6萬臺，同比增長52%，再次成為全球最大工業(yè)機(jī)器人市場。用戶已從外商獨(dú)資企業(yè)、中外合資企業(yè)為主，向內(nèi)資企業(yè)、乃至中小企業(yè)發(fā)展。國內(nèi)沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)不少企業(yè)產(chǎn)品用來出口，對產(chǎn)品質(zhì)量要求高，越來越多的企業(yè)采用機(jī)器人代替產(chǎn)業(yè)工人。在珠三角地區(qū)，使用工業(yè)機(jī)器人的年均增長速度已達(dá)到30%，尤其在裝配、點(diǎn)膠、搬運(yùn)、焊接等領(lǐng)域，已經(jīng)掀起了一股機(jī)器人使用熱潮。
雖然自2013年中國已經(jīng)是全球工業(yè)機(jī)器人最大市場，但制造業(yè)工業(yè)機(jī)器人密度仍然很低，2013年中國工業(yè)機(jī)器人密度僅為30臺/萬名產(chǎn)業(yè)工人，不足全球平均水平的一半，與工業(yè)自動化程度較高的韓國（437臺/萬名產(chǎn)業(yè)工人）、日本（323臺/萬名產(chǎn)業(yè)工人）和德國（282臺/萬名產(chǎn)業(yè)工人）相比差距更大。國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場仍有巨大潛力。
我國作為制造業(yè)大國，在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用方面一直處于落后地位。除汽車行業(yè)外，量大面廣的一般制造業(yè)對機(jī)器人的應(yīng)用基本上處于自發(fā)、分散或零散的狀態(tài)。隨著我國工廠自動化的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在其它工業(yè)行業(yè)中也將得到快速推廣，如電子、金屬制品、橡膠塑料、食品、建材、民爆、航空、醫(yī)藥設(shè)備等行業(yè)。
工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用程度是一個(gè)國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，應(yīng)圍繞加快我國智能制造的發(fā)展需求，協(xié)同機(jī)器人供需雙方，一方面提高我國機(jī)器人制造企業(yè)的創(chuàng)新能力，促進(jìn)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化發(fā)展，降低使用成本，提升集成應(yīng)用水平，從而擴(kuò)大市場應(yīng)用范圍；另一方面積極開展自主品牌機(jī)器人的應(yīng)用試點(diǎn)，抓好一批效果突出、帶動性強(qiáng)、關(guān)聯(lián)度高的典型應(yīng)用示范工程，以點(diǎn)帶面推動運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人來改造提升傳統(tǒng)制造業(yè)。
2、我國服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)以需求為導(dǎo)向，有重點(diǎn)地進(jìn)行發(fā)展
服務(wù)機(jī)器人包括專用服務(wù)機(jī)器人和家用服務(wù)機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用范圍很廣，主要從事維護(hù)保養(yǎng)、修理、運(yùn)輸、清洗、保安、救援、監(jiān)護(hù)以及醫(yī)療、養(yǎng)老、康復(fù)、助殘等工作。服務(wù)機(jī)器人是一種新型智能化裝備、一項(xiàng)戰(zhàn)略性高技術(shù)產(chǎn)品，在未來具有比工業(yè)機(jī)器人更大的市場空間。
全球服務(wù)機(jī)器人在近五年間呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢。根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會（IFR）的統(tǒng)計(jì)，2013年全球?qū)I(yè)服務(wù)機(jī)器人和個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人的銷量分別達(dá)到2.1萬臺和400萬臺，市值分別為35.7億美元和17億美元，分別同比增長4%和28%。未來幾年，全球服務(wù)機(jī)器人的市場將繼續(xù)快速增長。隨著相互學(xué)習(xí)與共享知識云機(jī)器人技術(shù)獲得重大突破，小型家庭用輔助機(jī)器人大幅度降低生產(chǎn)成本，將在2020年之前形成至少累計(jì)416億美元的新興市場；另一方面雖然殘障輔助機(jī)器起步緩慢，但可預(yù)測未來20年會有高速增長。
目前國際上服務(wù)機(jī)器人的技術(shù)研發(fā)主要由美、日、中、德、韓五國主導(dǎo)。我國服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展滯后于工業(yè)機(jī)器人，與日本、美國等國家相比，我國在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域的研發(fā)起步較晚，與發(fā)達(dá)國家絕對差距還比較大。但相對于工業(yè)機(jī)器人而言，國內(nèi)外差距較小。服務(wù)機(jī)器人一般都要結(jié)合特定需求市場進(jìn)行開發(fā)，本土企業(yè)更容易結(jié)合特定的環(huán)境和文化進(jìn)行開發(fā)占據(jù)良好的市場定位，從而保持一定的競爭優(yōu)勢；另一方面，外國的服務(wù)機(jī)器人也屬于新興產(chǎn)業(yè)，大部分服務(wù)機(jī)器人公司成立的時(shí)間還比較短，因而我國的服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)面臨著較大的機(jī)遇和發(fā)展空間。
從發(fā)展趨勢來看，我國專業(yè)服務(wù)機(jī)器人有望先于個(gè)人/家用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，特別是醫(yī)療機(jī)器人、危險(xiǎn)特殊環(huán)境巡檢探查機(jī)器人等。隨著我國進(jìn)入老齡化社會，醫(yī)療、護(hù)理和康復(fù)的需求增加，同時(shí)由于人們對生活品質(zhì)追求的提高，將使個(gè)人/家用機(jī)器人在未來具有更為廣闊的市場空間。
二、突破技術(shù)瓶頸，提升產(chǎn)業(yè)化能力
機(jī)器人集現(xiàn)代制造技術(shù)、新型材料技術(shù)和信息控制技術(shù)為一體，是智能制造的代表性產(chǎn)品，其研發(fā)、制造、應(yīng)用成為衡量一個(gè)國家科技創(chuàng)新和制造業(yè)水平的重要標(biāo)志，引起了世界制造強(qiáng)國的高度重視。
我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可追溯到上世紀(jì)八十年代，當(dāng)時(shí)科技部將工業(yè)機(jī)器人列入了科技攻關(guān)計(jì)劃，原機(jī)械工業(yè)部牽頭組織了點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、搬運(yùn)等型號的工業(yè)機(jī)器人攻關(guān)，其他部委也積極立項(xiàng)支持，形成了中國工業(yè)機(jī)器人第一次高潮。其后，主要是由于市場需求的原因，機(jī)器人自主研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)歷了長期的停滯。2010年以后，我國機(jī)器人裝機(jī)容量逐年遞增，開始面向機(jī)器人全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展包括研發(fā)試驗(yàn)、機(jī)器人本體和零部件產(chǎn)業(yè)化、系統(tǒng)集成技術(shù)、服務(wù)等，每一個(gè)環(huán)節(jié)都很重要。我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展是一個(gè)任重道遠(yuǎn)的過程，整體來看，目前中國大部分機(jī)器人企業(yè)集中在集成領(lǐng)域，加工組裝企業(yè)占多數(shù)。在核心及關(guān)鍵技術(shù)的原創(chuàng)性研究、高可靠性基礎(chǔ)功能部件、系統(tǒng)工藝應(yīng)用解決方案以及主機(jī)批量生產(chǎn)等方面，距發(fā)達(dá)國家還有相當(dāng)?shù)牟罹?。關(guān)鍵部件方面，精密減速器、伺服電機(jī)及驅(qū)動器等關(guān)鍵部件大量依賴進(jìn)口。雖然多年來國家對這方面也做了較大的投入支持，由于原來市場規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化程度不高，不足以帶動核心部件的發(fā)展，致使效果不理想。
由此可見，我國機(jī)器人技術(shù)實(shí)力不足制約了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，而規(guī)模較小也反過來制約了技術(shù)的發(fā)展，這些都影響了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。若想提高國產(chǎn)機(jī)器人的市場競爭力，一方面要擴(kuò)大國產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)量，提高國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)的產(chǎn)能；另一方面，要推動國產(chǎn)機(jī)器人關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化，提高關(guān)鍵零部件生產(chǎn)能力，滿足國產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)能擴(kuò)張的需要。
近兩年，國家對智能制造和機(jī)器人高度重視。工信部、發(fā)改委、科技部等多部門都在力推機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從頂層設(shè)計(jì)、財(cái)稅金融、示范應(yīng)用、人才培養(yǎng)等多個(gè)方面著手推進(jìn)自主品牌機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，扶持政策愈來愈全面、細(xì)化。我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)路線圖以及機(jī)器人產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃相關(guān)工作也在穩(wěn)步推進(jìn)。這對我國機(jī)器人企業(yè)突破技術(shù)瓶頸、提高產(chǎn)業(yè)化能力將起到極大的促進(jìn)作用。
目前對于我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)而言，已經(jīng)不是重視或不重視的問題，而是以什么樣的眼光來看待這個(gè)產(chǎn)業(yè)，以什么樣的思維來培育和有序發(fā)展這個(gè)產(chǎn)業(yè)的問題。對于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的市場需求、技術(shù)創(chuàng)新模式、資金支持方式等多方面問題，各地政府對該產(chǎn)業(yè)的扶持政策都有望走向細(xì)化。
三、加快下一代機(jī)器人研發(fā)生產(chǎn)，搶占機(jī)器人技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的下一個(gè)制高點(diǎn)
隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)功能不同，機(jī)器人又被分為一般機(jī)器人和智能機(jī)器人。其中，一般機(jī)器人是指只具有一般編程能力和操作功能的機(jī)器人，目前我國生產(chǎn)的機(jī)器人大多數(shù)屬于這一類；智能機(jī)器人并沒有統(tǒng)一的定義，大多數(shù)專家認(rèn)為智能機(jī)器人至少要具備以下幾大功能特征：一是具備對不確定作業(yè)條件的適應(yīng)能力；二是具備復(fù)雜對象的靈活操作能力；三是具備與人緊密協(xié)調(diào)合作的能力；四是具備與人自然交互的能力；五是具備人機(jī)合作安全特征。無論是現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還是服務(wù)機(jī)器人，最終都將發(fā)展為具有學(xué)習(xí)能力的智慧型機(jī)器人。我們一般將智能機(jī)器人又稱為下一代機(jī)器人。隨著3D視覺感知/認(rèn)知、力覺傳感器等技術(shù)的不斷進(jìn)步和與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的深度融合，下一代機(jī)器人的智能化程度將進(jìn)一步提高，對外界的感知能力將進(jìn)一步增強(qiáng)，可以完成動態(tài)、復(fù)雜的作業(yè)使命，實(shí)現(xiàn)多機(jī)協(xié)同，并與人類協(xié)同作業(yè)。
為進(jìn)一步搶占國際市場，提升制造業(yè)在全球的競爭性地位，各經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國躍躍欲試，紛紛制定發(fā)展規(guī)劃，以圖搶占先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展先機(jī)。目前，德國政府推行“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，構(gòu)建“智能工廠”，打造“智能生產(chǎn)”，其重點(diǎn)課題之一是人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器之間的交互合作。美國2013年提出了“美國機(jī)器人發(fā)展路線圖”，將圍繞制造業(yè)攻克機(jī)器人的強(qiáng)適應(yīng)性和可重構(gòu)的裝配、仿人靈巧操作、基于模型的集成和供應(yīng)鏈的設(shè)計(jì)、自主導(dǎo)航、非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的感知、教育訓(xùn)練、機(jī)器人與人共事的本質(zhì)安全性等關(guān)鍵技術(shù)。
2015年初，日本政府公布了《日本機(jī)器人新戰(zhàn)略》，并在其五年行動計(jì)劃中，明確提出要“研究開發(fā)下一代機(jī)器人中要實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)終端化、網(wǎng)絡(luò)化、云計(jì)算等技術(shù)”。韓國政府近年來陸續(xù)發(fā)布多項(xiàng)政策，旨在扶植第三代智能機(jī)器人的研發(fā)與應(yīng)用，2012年韓國公布的《機(jī)器人未來戰(zhàn)略戰(zhàn)網(wǎng)2022》，其政策焦點(diǎn)為支持韓國企業(yè)進(jìn)軍國際市場，搶占智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的先機(jī)。在美、日、歐等技術(shù)強(qiáng)國的大力推進(jìn)下，近5年來下一代機(jī)器人樣機(jī)、示范應(yīng)用、乃至實(shí)用系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。
從我國目前來看，下一代工業(yè)機(jī)器人需求市場尚未完全成熟，但具有戰(zhàn)略意義的共性技術(shù)研發(fā)、儲備又尤為迫切。當(dāng)前我國發(fā)展下一代機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，應(yīng)首先注重夯實(shí)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，著力推動現(xiàn)有機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，加快自主品牌機(jī)器人在國內(nèi)市場的推廣應(yīng)用。探索新的技術(shù)研發(fā)模式，鼓勵科研院所與企業(yè)發(fā)揮各自優(yōu)勢，多方建立下一代工業(yè)機(jī)器人前沿、共性技術(shù)研發(fā)與儲備的國家級平臺，從中國的國情、需求出發(fā)，突破下一代機(jī)器人核心技術(shù)，研制出下一代機(jī)器人樣機(jī)系統(tǒng)、產(chǎn)品，并推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，搶占下一代機(jī)器人國際制高點(diǎn)。
對于應(yīng)用于不同領(lǐng)域的機(jī)器人產(chǎn)品，實(shí)施不同的發(fā)展戰(zhàn)略：一方面以企業(yè)為核心，以共性技術(shù)平臺為支撐，優(yōu)先發(fā)展下一代工業(yè)機(jī)器人，推進(jìn)產(chǎn)需對接，搶占發(fā)展制高點(diǎn)；另一方面，以市場為導(dǎo)向，把握國內(nèi)需求特點(diǎn)，發(fā)展醫(yī)療、養(yǎng)老助殘等服務(wù)機(jī)器人和特殊服役環(huán)境下作業(yè)的特種機(jī)器人。