截止2016年,中國機器人市場以年均36%的速度增長,2013年銷售量攀升至36560臺,,同比增長60%。2014年全球70%的工業(yè)機器人銷往中國、日本、美國,、韓國和德國,其中中國市場的工業(yè)機器人銷售量達5.7萬臺(按10-30萬/臺計算,,約57-171億元人民幣),,同比增長56%,約占全球銷量的四分之一,。值得注意的是,,中國本土機器人廠商銷售量為1.6萬臺,同比增長78%,;而國外機器人廠商銷售量為4.1萬臺,,同比增長49%。
2014年被業(yè)內(nèi)稱為“機器人元年”,,這一年熱鬧火爆,企業(yè)通過不同方式涉足機器人產(chǎn)業(yè)的局面近乎瘋狂,。據(jù)不完全統(tǒng)計,,截至2014年底,有70
余家上市公司并購或者投資了機器人,、智能自動化項目,;而中國機器人相關(guān)企業(yè)的數(shù)量甚至超過了4000家。涌入機器人產(chǎn)業(yè)的企業(yè),,很大一部分是奔著國家補貼去的,;富士康曾提出的百萬機器人計劃,也很難做到,,因為現(xiàn)有的技術(shù)還不足以支撐,。
雖然在銷售增速上高于國外廠商,但中國機器人廠商主要扎堆于中低端,、缺少核心技術(shù),,九成企業(yè)規(guī)模在1億以下,但主要集中在三軸,、四軸的中低端機器人,,高端機器人主要依賴進口。2013年中國購買并組裝的3.65萬臺工業(yè)機器人,,其中外資機器人普遍以高端工業(yè)機器人為主,,幾乎壟斷了汽車制造、焊接等高端行業(yè)領(lǐng)域,占比96%,;而國產(chǎn)機器人主要應用還是以搬運和上下料機器人為主,,處于行業(yè)的低端領(lǐng)域。中國機器人廠家每家每年銷量很多都不超過1000臺(按10-30萬/臺計算,,約1-3億元人民幣),,難以覆蓋核心零部件的研發(fā)成本。
隨著電子產(chǎn)品及新型產(chǎn)業(yè)不斷增長的需求,,以及自動化生產(chǎn)的需要,,工業(yè)機器人在下游行業(yè)的應用主要集中在汽車、電子電氣,、橡膠塑料,、金屬和機械領(lǐng)域。汽車領(lǐng)域應用最廣,,占工業(yè)機器人
應用總數(shù)的39.0%,;其次是電子電氣領(lǐng)域,占比20.3%,;食品飲料,、藥品化妝品領(lǐng)域相對較少,占比分別為3.5%和1.1%,。
2015年5月初,,被多家媒體報道的長盈精密東莞松山湖“無人工廠”,采用的設備主要來自日本發(fā)那科公司,。外商獨資或中外合資企業(yè)自動化程度一般比較高,,也導致工業(yè)機器人的需求量較大。近年來,,隨著國內(nèi)消費電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,,大量的日本、臺灣,、香港企業(yè)進入內(nèi)地建立加工廠,,從事與IT、電器,、個人數(shù)碼產(chǎn)品相關(guān)的部件生產(chǎn),,帶動了內(nèi)地工業(yè)機器人市場的快速增長。
由于起步晚,,在機器人產(chǎn)業(yè)上游,,核心零部件如控制器、伺服系統(tǒng),、傳動結(jié)構(gòu),、傳感技術(shù)等都掌握在外國廠商手中,。在機器人產(chǎn)業(yè)的中游,即利用上游零部件,,設計機器人結(jié)構(gòu)和控制箱,,做一個標準機器人——機器人本體,面對直接國外廠商競爭,,壓力非常大,。絕大多數(shù)中國機器人企業(yè),集中在產(chǎn)業(yè)下游,,即系統(tǒng)應用集成部分,。請加微信號:robotinfo學習工業(yè)智能化知識
大部分機器人本體代理商,同時也是系統(tǒng)集成商,,甚至有些代理商也宣布要進入機器人本體生產(chǎn)制造,,在各地機器人產(chǎn)業(yè)園圈地圈人。有人聲稱,,中國機器人壽命平均8000小時(國內(nèi)很多廠家表示,,實際遠超此值),而國外同行約在5萬-10萬小時之間,。
國內(nèi)與國外機器人瑞士ABB,、日本發(fā)那科、安川電機,、德國庫卡4大家族的差距是多方面的,,包括產(chǎn)品性能(直接體現(xiàn)在精度、速度),、零配件、控制系統(tǒng)等,。國內(nèi)廠商與四大家族之間的差距還體現(xiàn)在產(chǎn)品應用方面的積累,,四大家族有20多年的歷史,新松機器人有15年,,國內(nèi)其他的一些機器人廠商有的只有兩三年的積累,。國外工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)主要應用是在汽車和高端裝備等領(lǐng)域。
“人沒有機器人的高精度,,但有適應力,;有些領(lǐng)域,讓機器人做會非常復雜,,要加非常多的傳感器,、測力度,只有信息量足夠大的情況下才能進行數(shù)字化,。但很多應用領(lǐng)域,,是不能數(shù)學建模的,。”一家國外機器人設備提供商如此表示,。
分布情況
我國工業(yè)機器人的使用主要集中在廣東,、江蘇、上海,、北京等地,,其工業(yè)機器人擁有量占全國的一半以上。珠江三角洲地區(qū)和長江三角洲地區(qū)是我國經(jīng)濟最發(fā)達的兩個地區(qū),,其中長江三角洲地區(qū)在制造業(yè)中所占的比例越來越大,。企業(yè)資金與技術(shù)實力雄厚、對產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率要求高,,這促使企業(yè)使用較多工業(yè)機器人需求越來越強,。
東北是國內(nèi)老工業(yè)基地,是最早從事于工業(yè)機器人生產(chǎn)的地區(qū),,主要企業(yè)包括沈陽新松機器人公司,、哈爾濱博時自動化設備、海爾哈工大機器人技術(shù)公司等,。
長三角地區(qū)是中國汽車制造業(yè),、電子制造企業(yè)集中地,也是重要的機器人自動化公司集聚地,,主要企業(yè)有上海富安工廠自動化,、上海機電一體化工程中心、上海廣茂達伙伴機器人,、安徽江淮自動化設備公司等,。
京津冀地區(qū)因其技術(shù)優(yōu)勢,機器人產(chǎn)業(yè)也有所發(fā)展,,代表企業(yè)包括北京紫光,、艾捷默、遠大超人,、拓博爾等,,覆蓋領(lǐng)域包括工業(yè)機器人及其自動化生產(chǎn)線、工業(yè)機器人集成應用,、工業(yè)機器人技術(shù)咨詢等產(chǎn)品和服務,。
德國庫卡Kuka
2016年6月24日據(jù)路透社網(wǎng)站報道,當?shù)貢r間6月23日德國化工企業(yè)福伊特(Voith)集團計劃將其持有的德國機器人制造商庫卡(Kuka)公司25.1%股權(quán)出售給中國美的集團,,此舉將使得美的同庫卡兩者之間的并購交易更為順利,。
此前美的已向庫卡報出45億歐元(約合51億美元)收購價,該筆交易也成為近幾個月以來中國買家對德國工業(yè)技術(shù)企業(yè)最大規(guī)模的收購交易,。福伊特集團于2014年年末收購了庫卡公司的部分股權(quán),。
谷歌Boston Dynamics
2016年3月19日據(jù)彭博社報道,,谷歌正打算出售其機器人公司BostonDynamics,主要原因在于人工智能硬件產(chǎn)品在短期內(nèi)難以商業(yè)化,。
BostonDynamics的產(chǎn)品并沒有人們想象的那么先進,。據(jù)消息人士稱,該公司所解決的主要問題是讓機器以一種現(xiàn)實的姿態(tài)進行活動,,但要實現(xiàn)全自動化還有很大的差距,。
人工智能領(lǐng)域的先驅(qū)者、RethinkRobotics創(chuàng)始人羅德尼?布魯克斯(RodneyBrooks)說,,目錄機器人不能依靠自己的意愿散步,,甚至還不具有狗的目的性。
賦予機器人意圖是一個重大挑戰(zhàn),。軟件程序員能夠模擬他們試圖通過計算機所解決的問題,,但這一進展并不依賴物理運動,而是關(guān)乎計算機能夠以多快的速度模擬這些運動,。
谷歌的深度思維(DeepMind)人工智能軟件在數(shù)月中完成了數(shù)萬盤圍棋對弈,,但要對機器人在樹林中進行同樣數(shù)量級的步行測試所花費的時間則要多得多。
在研發(fā)機器人方面,,一般有兩個選擇,。要么模擬一個環(huán)境以及準備一個能夠使用軟件的機器人,希望雙方匹配結(jié)果足夠的準確,,這樣就可以直接向機器輸入軟件,,然后觀看其行走。要么,,跳過模擬這一步驟,,對機器人本身進行修修補補,希望通過現(xiàn)實生活進行提升,,但這一過程太慢了,。
機器人所面臨的問題是他們往往比汽車更為復雜。除了輪子,,機器人還有各種身體組成部分。對客觀環(huán)境的精確模擬是一件非常困難的事情,,而且想把機器變成有血有肉的現(xiàn)實產(chǎn)品則需要進行各種不同的測試,,這需要花費數(shù)年時間。
谷歌在測試無人駕駛汽車方面就面臨這一問題,,因此用兩種方法進行測試,,一方面通過實體車上路,另一方面則是通過虛擬車在虛擬道路上行駛,。這一想法在于能夠模擬環(huán)境測試多種情況,,方便觀察汽車的反映?,F(xiàn)實世界能夠給予谷歌數(shù)據(jù)和問題,這些是虛擬汽車不能碰到的,。譬如:一輛汽車遇到了一個坐輪椅的人拿著掃把追趕一只火雞,,這是谷歌所不能模擬出來的。
BostonDynamics機器人所需要的技術(shù)現(xiàn)在還不存在,??刂七@些機器人,并賦予其自動化的軟件仍是一個研究性的問題,,目前全球各大高校還在積極攻關(guān),。這可能也是谷歌認為BostonDynamics產(chǎn)品商業(yè)化需要十年時間的原因。
各國扶持政策
2011年,,美國政府公布了《國家機器人計劃》,,計劃每年對以人工智能、識別(語音,、圖像等)等領(lǐng)域為主的機器人基礎研究提供數(shù)千萬美元規(guī)模的支持,。
2013年12月22日,中國工信部發(fā)布《關(guān)于推進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》,,該意見指出,,到2020年,我國將形成較為完善的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)體系,。具體的發(fā)展目標為:培育3~5家具有國際競爭力的龍頭企業(yè)和8~10個配套產(chǎn)業(yè)集群,;工業(yè)機器人行業(yè)和企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和國際競爭能力明顯增強,高端產(chǎn)品市場占有率提高到45%以上,,機器人密度(每萬名員工使用機器人臺數(shù))達到100以上,,基本滿足國防建設、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展需要,。
2014年年中,,歐委會和歐洲機器人協(xié)會euRobotics下180個公司及研發(fā)機構(gòu)共同啟動全球最大的民用機器人研發(fā)計劃“SPARC”。根據(jù)該計劃,,到2020年歐委會將投資7億元,,euRobotics將投資21億歐元推動機器人研發(fā),研發(fā)內(nèi)容包括機器人在制造業(yè),、農(nóng)業(yè),、健康、交通,、安全和家庭等各領(lǐng)域的應用,。
2015年1月23日,日本國家機器人革命推進小組,,《日本機器人新戰(zhàn)略——愿景,、戰(zhàn)略,、行動計劃》,提出要在2015年到2020年的5年間,,最大限度地應用多種政策,,擴大機器人開發(fā)投資,推進1000億日元規(guī)模的機器人扶持項目,。
前言
工業(yè)機器人是集機械,、電子、控制,、計算機,、傳感器、人工智能等多學科先進技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備,。自從1962年美國研制出世界上第一臺工業(yè)機器人以來,,機器人技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快,已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS),、自動化工廠(FA),、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動化工具。
廣泛采用工業(yè)機器人,,不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量,,而且對保障人身安全,改善勞動環(huán)境,,減輕勞動強度,,提高勞動生產(chǎn)率,節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本,,有著十分重要的意義,。和計算機、網(wǎng)絡技術(shù)一樣,,工業(yè)機器人的廣泛應用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式,。
一、工業(yè)機器人技術(shù)現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展的趨勢
工業(yè)機器人是最典型的機電一體化數(shù)字化裝備,,技術(shù)附加值很高,,應用范圍很廣,作為先進制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會的新興產(chǎn)業(yè),,將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展起著越來越重要的作用,。國外專家預測,機器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車,、計算機之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會(UNECE)和國際機器人聯(lián)合會(IFR)的統(tǒng)計,,世界機器人市場前景看好,,從20世紀下半葉起,,世界機器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭。進入20世紀90年代,,機器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快,,年增長率平均在10%左右。2004年增長率達到創(chuàng)記錄的20%,。其中,,亞洲機器人增長幅度最為突出,高達43%,。
各區(qū)域用戶工業(yè)機器人定購指數(shù)(以1996年作為100)
國外機器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢:
1.工業(yè)機器人性能不斷提高(高速度,、高精度、高可*性,、便于操作和維修),,而單機價格不斷下降,平均單機價格從91年的10.3萬美元降至97年的6.5萬美元,。
2.機械結(jié)構(gòu)向模塊化,、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機,、減速機,、檢測系統(tǒng)三位一體化;由關(guān)節(jié)模塊,、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人整機,;國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)品問市。
3.工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展,,便于標準化,、網(wǎng)絡化;器件集成度提高,,控制柜日見小巧,,且采用模塊化結(jié)構(gòu);大大提高了系統(tǒng)的可*性,、易操作性和可維修性,。
4.機器人中的傳感器作用日益重要,除采用傳統(tǒng)的位置,、速度,、加速度等傳感器外,裝配,、焊接機器人還應用了視覺,、力覺等傳感器,而遙控機器人則采用視覺、聲覺,、力覺,、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應用,。
5.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機器人中的作用已從仿真,、預演發(fā)展到用于過程控制,如使遙控機器人操作者產(chǎn)生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機器人,。
我國的機器人技術(shù)
我國的工業(yè)機器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步,,在國家的支持下,通過“七五”,、“八五”科技攻關(guān),,目前已基本掌握了機器人操作機的設計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術(shù),、運動學和軌跡規(guī)劃技術(shù),,生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件,開發(fā)出噴漆,、弧焊,、點焊、裝配,、搬運等機器人,;
其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線(站)上獲得規(guī)模應用,弧焊機器人已應用在汽車制造廠的焊裝線上,。但總的來看,,我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離。
機器人應用工程起步較晚,,應用領(lǐng)域窄,,生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距;在應用規(guī)模上,,我國已安裝的國產(chǎn)工業(yè)機器人約200臺,,約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè),,當前我國的機器人生產(chǎn)都是應用戶的要求,,“一客戶,一次重新設計”,,品種規(guī)格多,、批量小、零部件通用化程度低,、供貨周期長,、成本也不低,,而且質(zhì)量、可行性不穩(wěn)定,。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù),,對產(chǎn)品進行全面規(guī)劃,搞好系列化,、通用化、?;O計,,積極推進產(chǎn)業(yè)化進程。請加微信號:robotinfo學習工業(yè)智能化知識
工業(yè)機器人的應用領(lǐng)域日漸廣泛
經(jīng)過四十多年的發(fā)展,,工業(yè)機器人已在越來越多的領(lǐng)域得到了應用,。在制造業(yè)中,尤其是在汽車產(chǎn)業(yè)中,,工業(yè)機器人得到了廣泛的應用,。如在毛坯制造(沖壓、壓鑄,、鍛造等),、機械加工、焊接,、熱處理,、表面涂覆、上下料,、裝配,、檢測及倉庫堆垛等作業(yè)中,機器人都已逐步取代了人工作業(yè),。
隨著工業(yè)機器人向更深更廣方向的發(fā)展以及機器人智能化水平的提高,,機器人的應用范周還在不斷地擴大,已從汽車制造業(yè)推廣到其他制造業(yè),,進而推廣到諸如采礦機器人,、建筑業(yè)機器人以及水電系統(tǒng)維護維修機器人等各種非制造行業(yè)。此外,,在國防軍事,、醫(yī)療衛(wèi)生、生活服務等領(lǐng)域機器人的應用也越來越多,,如無人偵察機(飛行器),、警備機器人、醫(yī)療機器人,、家政服務機器人等均有應用實例,。機器人正在為提高人類的生活質(zhì)量發(fā)揮著重要的作用。
工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢
工業(yè)機器人在許多生產(chǎn)領(lǐng)域的使用實踐證明,它在提高生產(chǎn)自動化水平,,提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟效益,,改善工人勞動條件等方面,有著令世人矚目的作用,,引起了世界各國和社會各層人士的廣泛關(guān)注,。在新的世紀,機器人工業(yè)必將得到更加快速的發(fā)展和更加廣泛的應用,。
1,、工業(yè)機器人的技術(shù)發(fā)展趨勢
從近幾年世界機器人推出的產(chǎn)品來看,工業(yè)機器人技術(shù)正在向智能化,、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展,,其發(fā)展趨勢主要為:結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化;控制技術(shù)的開放化,、PC化和網(wǎng)絡化,;伺服驅(qū)動技術(shù)的數(shù)字化和分散化;多傳感器融合技術(shù)的實用化,;工作環(huán)境設計的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡化和智能化等方面,。
2、工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢
據(jù)UNECE/IFR預測,,至2007年,,全球新安裝裝機器人的數(shù)量將從2003年的81800套增至2007年的106000套,年平均增長7%,。其中,,日本2003-2007年工業(yè)機器人的銷售將從2003年的31600增長至2007年的41000套;歐洲2003-2007年工業(yè)機器人將從2003年的27100套增長至2007年的34000套,;北美2003-2007年工業(yè)機器人市場每年平均增長5.8%,,至2007年將增長到16000套。
工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式的探討
縱觀世界各國在發(fā)展工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)過程,,可歸納為三種不同的發(fā)展模式,,即日本模式、歐洲模式和美國模式:
1,、日本模式
此種模式的特點是:各司其職,,分層面完成交鑰匙工程。即機器人制造廠商以開發(fā)新型機器人和批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目標,,并由其子公司或社會上的工程公司來設計制造各行業(yè)所需要的機器人成套系統(tǒng),,并完成交鑰匙工程;
2,、歐洲模式
此種模式的特點是:一攬子交鑰匙工程,。即機器人的生產(chǎn)和用戶所需要的系統(tǒng)設計制造,,全部由機器人制造廠商自己完成;
3,、美國模式
此種模式的特點是:采購與成套設計相結(jié)合,。美國國內(nèi)基本上不生產(chǎn)普通的工業(yè)機器人,企業(yè)需要時機器人通常由工程公司進口,,再自行設計,、制造配套的外圍設備,完成交鑰匙工程,。
機器人在我國的前景
應該說中國是最需要又最不需要機器人的國家,。中國人口眾多,勞動力資源豐富且廉價,,從這一層面說用一個貴而笨重的機器人還不如雇一個人來的便宜,但是我國要做世界強國就必須用最少的資源作更多的事,,我們的企業(yè)必須盡可能的采用高新技術(shù)來更高效率的生產(chǎn),,以高競爭力取勝,這就需要很多的機器人,,人是沒有機器人那樣的精確率,,準確率和高效率的??赡軙腥耸I(yè),,但創(chuàng)造的就業(yè)機會更多,社會所得的利益會更多,。我相信在不久將來,,機器人產(chǎn)業(yè)會如同汽車一樣成為國家的經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè),美國是“汽車上的國度”,,中國可以成為“站在機器人肩膀上的國家”,。
機器人發(fā)展的希望與困難
機器人技術(shù)是高技術(shù)的重要組成部分,其產(chǎn)業(yè)化的進程在我國剛剛起步,,雖然取得了一定的成績,,但仍然存在很多困難和不足,因此更需要多方面的關(guān)心和支持,。
國家政策支持,,是加速高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要前提。根據(jù)我國政府有關(guān)部門應組織力量進行充分地調(diào)查研究,,在此基礎上,,制定切實可行的推廣、應用機器人和促進機器人研究開發(fā)的傾斜政策,。如在稅收,、投資和貸款方面對機器人產(chǎn)業(yè)實行扶持政策,。日本政府通過制定政策,采取一系列措施鼓勵企業(yè)應用機器人,,為日本機器人在國內(nèi)開拓市場的經(jīng)驗值得我們借鑒,。另外,對機器人用戶,,可以考慮給予一定的資金補貼,,以鼓勵購買.為了避免危險惡劣的工作環(huán)境導致的工傷事故和職業(yè)病,保護工人的身心安全,,對一些特殊工種,,如噴涂,鑄造等通過勞動法強制采用工業(yè)機器人來代替.這樣可以大大增加工業(yè)機器人的需求數(shù)量,。
我國的機器人產(chǎn)業(yè)化必須由市場來拉動,。機器人作為高技術(shù),它的發(fā)展與社會的生產(chǎn),、經(jīng)濟狀況密切相關(guān),。機器人的研制、開發(fā)只有從技術(shù)上實現(xiàn)可能性大為原則選擇機器人優(yōu)先應用的領(lǐng)域,,并以此為突破口,,向其他領(lǐng)域滲透、擴散至為重要,。
我國機器的應用人要順利走上市場,,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,還是需要各方面的共同努力,。