國內(nèi)外機(jī)器人發(fā)展的現(xiàn)狀及發(fā)展動向

1、國內(nèi)外機(jī)器人發(fā)展的現(xiàn)狀及發(fā)展動向機(jī)器人技術(shù)毫無疑問是未來的戰(zhàn)略性高技術(shù)， 充滿機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 目前，國際 上機(jī)器人市場大概有 80 億至 100 億，其中工業(yè)機(jī)器人占的比重最大。 2025年， 整個機(jī)器人市場將達(dá)到 500 億，服務(wù)機(jī)器人從原來的 300 多萬臺增加到 1200多 萬臺，特種機(jī)器人（如：排爆機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人等）的呼聲也越來越高。 另外， 微軟等 IT 企業(yè)，豐田、奔馳等汽車公司，甚至還有家具、衛(wèi)生潔具企業(yè)都紛紛 參與機(jī)器人的研制。美國和日本多年來引領(lǐng)國際機(jī)器人的發(fā)展方向， 代表著國際上機(jī)器人領(lǐng)域的 最高科技水平。 目前，日本除了比較關(guān)注特種機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人以外， 還注重 中間

2、件的研制。 然而，近年來日本基本上在做模仿性的工作， 突破性技術(shù)比較少。 而美國在機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)方面， 一直保持著世界領(lǐng)先地位。 再有，美國主 要做高附加值的產(chǎn)業(yè)，比如軍用機(jī)器人，目前世界銷售的 9000 臺軍用機(jī)器人之 中，有60%來自美國。比如：美國最近研制成功的 Big Dog軍用機(jī)器人，能負(fù)重 100公斤，行進(jìn)速度跟人相當(dāng)，每小時達(dá)到五公里，還能適應(yīng)各種地形，即使是 在側(cè)面受到?jīng)_擊時也能保持很好的系統(tǒng)穩(wěn)定性。在各種機(jī)器人中，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用較早，發(fā)展最為成熟。同時，技術(shù)的不斷 進(jìn)步一直在牽引著機(jī)器人學(xué)科的發(fā)展， 使機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域從工業(yè)機(jī)器人擴(kuò)展到 特種機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人等。機(jī)器人

3、技術(shù)也正越來越深刻地影響著我們的生活。 機(jī)器人不但將在工廠、實(shí)驗(yàn)室與人一起工作，還將在車站、機(jī)場、碼頭、交通路 口為人們指引路徑、回答問題、幫助行人。機(jī)器人還將步入千家萬戶，為老人端 茶送水， 護(hù)理傷病人等等。 未來機(jī)器人將會越來越廣泛地進(jìn)入人類社會， 人類對 機(jī)器人的依賴會如同現(xiàn)時對待計(jì)算機(jī)一樣， 即使是短時間的離開都可能會造成很 大不便。機(jī)器人化是先進(jìn)制造領(lǐng)域的重要標(biāo)志和關(guān)鍵技術(shù)， 針對先進(jìn)制造業(yè)生產(chǎn)效率 提高的諸多瓶頸問題， 尤其是在汽車產(chǎn)業(yè)中， 機(jī)器人得到了廣泛的應(yīng)用。 如在毛 坯制造 （沖壓、壓鑄、鍛造等 ） 、機(jī)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

4、， 機(jī)器人都已逐步取代了人工作業(yè)。 目前汽車制 造業(yè)是所有行業(yè)中人均擁有機(jī)器人密度最高的行業(yè)，如 2004 年德國制造業(yè)中每 1萬名工人中擁有機(jī)器人的數(shù)量為 162臺，而在汽車制造業(yè)中每 1 萬名工人中擁 有機(jī)器人的數(shù)量則為 1140 臺；意大利的這一數(shù)值更能說明問題， 2004 年意大利 制造業(yè)中每 1 萬名工人中擁有輔助操作的機(jī)器人數(shù)量為 123 臺，而在汽車制造業(yè) 中每 1 萬名工人中機(jī)器人的擁有數(shù)量則高達(dá) 1600 臺。在國外，應(yīng)用于制造業(yè)的機(jī)器人取得了較顯著進(jìn)展， 已成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備而 得到工業(yè)界廣泛應(yīng)用， 從而也形成了一批在國際上較有影響力的、 知名機(jī)器人公 司。如德國的KUKA瑞

5、典的ABB日本的安川等。據(jù)專家預(yù)測，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼 汽車、計(jì)算機(jī)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(jì)委員會 （UNECE和國際機(jī)器人聯(lián)合會（IFR）的統(tǒng)計(jì)，2002年至2004年，世界機(jī)器人市場 年增長率平均在 10%左右， 2005 年達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的 30%， 2007年全球機(jī)器人實(shí)際安 裝量達(dá)到 650 萬臺，機(jī)器人安裝量比 2006 年增加 3%，達(dá)到了 114365臺。據(jù)統(tǒng) 計(jì)，近年來全球機(jī)器人行業(yè)發(fā)展迅速， 2008 年全球機(jī)器人行業(yè)總銷售量比 2006 年增長 25。而無論在使用、生產(chǎn)還是出口方面，日本一直是全球領(lǐng)先者，目 前日本已經(jīng)有 130 余家專業(yè)的機(jī)器人制造商。

6、 世界各國主要行業(yè)對機(jī)器人的需求 詳人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上， 我國現(xiàn)有機(jī)器人研究開發(fā)和應(yīng)用工程單位 200 多家，其中從事機(jī)器人研究和應(yīng)用的有 75 家，共開發(fā)生產(chǎn)各類機(jī)器人約 3000 多臺， 90%以上用于生產(chǎn)，引進(jìn)機(jī)器人做應(yīng)用工程的約 1000多臺。在國內(nèi)，機(jī)器 人產(chǎn)業(yè)剛剛起步，但增長的勢頭非常強(qiáng)勁，我國機(jī)器人經(jīng)過 20多年的發(fā)展已在 產(chǎn)業(yè)化的道路上邁開了步伐。 近幾年，我國應(yīng)用于制造業(yè)的機(jī)器人及自動化生產(chǎn) 線和工程項(xiàng)目、相關(guān)產(chǎn)品的年產(chǎn)銷額已近五億元。我國的機(jī)器人產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)比較少， 目前沈陽新松機(jī)器人股份有限公司、 哈 爾濱博實(shí)自動化設(shè)備有限責(zé)任公司和北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所工

7、程中心是三 家主要生產(chǎn)基地， 每家企業(yè)年產(chǎn)值相比國外企業(yè)仍有較大的差距， 其中還包括一 些機(jī)器人外圍產(chǎn)品， 沒有形成規(guī)?；a(chǎn)， 規(guī)模經(jīng)濟(jì)并不突出。 由于機(jī)器人在研 制、設(shè)計(jì)和試驗(yàn)過程中， 經(jīng)常需要對其運(yùn)動學(xué)、 動力學(xué)性能進(jìn)行分析以及進(jìn)行軌 跡規(guī)劃設(shè)計(jì)， 而機(jī)器人又是多自由度、 多連桿空間機(jī)構(gòu)， 其運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)問題 十分復(fù)雜， 計(jì)算難度和計(jì)算量都很大。 若將機(jī)械手作為仿真對象， 運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖 形技術(shù)、CAD技術(shù)和機(jī)器人學(xué)理論在計(jì)算機(jī)中形成幾何圖形，并動畫顯示，然后 對機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、 運(yùn)動學(xué)正反解分析、 操作臂控制以及實(shí)際工作環(huán)境中的障 礙避讓和碰撞干涉等諸多問題進(jìn)行模擬仿真， 這樣就可以

8、很好地解決研發(fā)機(jī)器人 過程中出現(xiàn)的問題，也能極大的促進(jìn)我國機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展 。從整體上來說， 我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)還很薄弱， 機(jī)器人研究仍然任重而道遠(yuǎn)。 我 國市場上機(jī)器人總共擁有量近萬臺，僅占全球總量的 0.56%，其中完全國產(chǎn)機(jī)器 人行業(yè)集中度僅為占 30%，其余皆為從日本、美國、瑞典、德國、意大利等20多個國家引進(jìn)。 究其原因， 很大程度在于自主品牌不夠， 發(fā)展壯大自主品牌及其 自動化成套裝備產(chǎn)業(yè)成為當(dāng)務(wù)之急， 由于機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化、 數(shù)字化 裝備，技術(shù)附加值很高， 應(yīng)用范圍很廣， 作為先進(jìn)裝備制造業(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。

9、國外專家 預(yù)測，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車 計(jì)算機(jī)之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。 隨著 我國企業(yè)自動化水平的不斷提高、 人民生活需求水平的提高， 機(jī)器人市場也會越 來越大，這就給機(jī)器人研究、開發(fā)、生產(chǎn)者帶來巨大商機(jī)，目前中科院常州中心 常州機(jī)械電子工程研究所致力于機(jī)器人及智能裝備技術(shù)的開發(fā)。我國機(jī)器人市場競爭越來越激烈， 中國制造業(yè)面臨著與國際接軌、 參與國際 分工的巨大挑戰(zhàn)，加快機(jī)器人技術(shù)的研究開發(fā)與生產(chǎn)是我們抓住這個歷史機(jī)遇的 主要途徑。 因此我國機(jī)器人行業(yè)要認(rèn)識到以下幾點(diǎn)情況： 第一，機(jī)器人技術(shù)是我 國由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的主要手段和途徑， 政府要對國產(chǎn)機(jī)器人有更多的 政策與經(jīng)濟(jì)支持，參

10、考國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，加大技術(shù)投入與改造；第二，在國家的科 技發(fā)展計(jì)劃中， 應(yīng)該繼續(xù)對智能機(jī)器人研究開發(fā)與應(yīng)用給予大力支持， 形成產(chǎn)品 和自動化制造裝備同步協(xié)調(diào)的新局面；第三，部分國產(chǎn)機(jī)器人已經(jīng)與國外相當(dāng)， 企業(yè)采購機(jī)器人時不要盲目進(jìn)口，應(yīng)該綜合評估，立足國產(chǎn)。據(jù)資料顯示，截止 2008 年底我國制造業(yè)擁有 31400臺機(jī)器人，國產(chǎn)的不足 千臺，但還缺乏整體核心技術(shù)的突破，尤其在自動控制、精加工和材料方面，具 有中國知識產(chǎn)權(quán)的機(jī)器人很少， 不少關(guān)鍵元器件至今尚不能自己生產(chǎn)或者性能不 高，這些因素已經(jīng)開始嚴(yán)重影響國產(chǎn)機(jī)器人做大做強(qiáng)步伐。目前，國際制造業(yè)中心正向中國轉(zhuǎn)移， 用信息化帶動工業(yè)化、 用高新技

11、術(shù)改 造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)已成為江蘇省工業(yè)發(fā)展的必由之路。 作為先進(jìn)制造裝備之典型代表的 機(jī)器人必將有一個大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間，市場前景廣闊。雖然我國目前的機(jī)器人市場不大，但其潛在市場很大。汽車、工程機(jī)械、電 子、電機(jī)和金屬加工等工業(yè)仍是應(yīng)用機(jī)器人的主要部門。在這些部門，機(jī)器人的裝機(jī)臺數(shù)與實(shí)際需要相差甚遠(yuǎn)，有很大的市場。對于建筑、包裝、空間、海洋、 采礦（含海底采礦）、電力、農(nóng)林和醫(yī)療等新的領(lǐng)域，其機(jī)器人市場也是很大的。 只要用得成功，就比較容易推廣應(yīng)用。擴(kuò)大機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域是開拓國內(nèi)機(jī)器人 市場的必要舉措之一。見圖2所示宜馬丄業(yè)丄比 取于電氣工業(yè)了骼槨膠氏平料工業(yè)7%全耀判胡業(yè)包胡 機(jī)械得號（圖2世界各國主要行業(yè)對機(jī)器人的需求分布）在發(fā)達(dá)國家，以工業(yè)機(jī)器人為基礎(chǔ)的自動化生產(chǎn)線成套裝備已成為自動化裝 備的主流及未來發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機(jī)械等行業(yè)已大 量使用機(jī)器人自動化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。目前，典型的成套裝 備有：大型轎車殼體沖壓自動化系統(tǒng)技術(shù)和成套裝備，大型機(jī)器人車體焊裝自動化系統(tǒng)技術(shù)和成套裝備，電子電器等機(jī)器人柔性自動化裝配及檢測成套技術(shù)和裝 備，機(jī)器人發(fā)動機(jī)、變速箱裝配自動