国际工业机器人发展现状与未来趋势

2019-07-23 10:55

  截止2016年,中国机器人市场以年均36%的速度增长,2013年销售量攀升至36560台,同比增长60%。2014年全球70%的工业机器人销往中国、日本、美国、韩国和德国,其中中国市场的工业机器人销售量达5.7万台(按10-30万/台计算,约57-171亿元人民币),同比增长56%,约占全球销量的四分之一。值得注意的是,中国本土机器人厂商销售量为1.6万台,同比增长78%;而国外机器人厂商销售量为4.1万台,同比增长49%。

  2014年被业内称为机器人元年,这一年热闹火爆,企业通过不同方式涉足机器人产业的局面近乎疯狂。据不完全统计,截至2014年底,有70

  余家上市公司并购或者投资了机器人、智能自动化项目;而中国机器人相关企业的数量甚至超过了4000家。涌入机器人产业的企业,很大一部分是奔着国家补贴去的;富士康曾提出的百万机器人计划,也很难做到,因为现有的技术还不足以支撑。

  虽然在销售增速上高于国外厂商,但中国机器人厂商主要扎堆于中低端、缺少核心技术,九成企业规模在1亿以下,但主要集中在三轴、四轴的中低端机器人,高端机器人主要依赖进口。2013年中国购买并组装的3.65万台工业机器人,其中外资机器人普遍以高端工业机器人为主,几乎垄断了汽车制造、焊接等高端行业领域,占比96%;而国产机器人主要应用还是以搬运和上下料机器人为主,处于行业的低端领域。中国机器人厂家每家每年销量很多都不超过1000台(按10-30万/台计算,约1-3亿元人民币),难以覆盖核心零部件的研发成本。

  随着电子产品及新型产业不断增长的需求,以及自动化生产的需要,工业机器人在下游行业的应用主要集中在汽车、电子电气、橡胶塑料、金属和机械领域。汽车领域应用最广,占工业机器人

  应用总数的39.0%;其次是电子电气领域,占比20.3%;食品饮料、药品化妆品领域相对较少,占比分别为3.5%和1.1%。

  2015年5月初,被多家媒体报道的长盈精密东莞松山湖无人工厂,采用的设备主要来自日本发那科公司。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。近年来,随着国内消费电子产业的快速发展,大量的日本、台湾、香港企业进入内地建立加工厂,从事与IT、电器、个人数码产品相关的部件生产,带动了内地工业机器人市场的快速增长。

  由于起步晚,在机器人产业上游,核心零部件如控制器、伺服系统、传动结构、传感技术等都掌握在外国厂商手中。在机器人产业的中游,即利用上游零部件,设计机器人结构和控制箱,做一个标准机器人机器人本体,面对直接国外厂商竞争,压力非常大。绝大多数中国机器人企业,集中在产业下游,即系统应用集成部分。请加微信号:robotinfo学习工业智能化知识

  大部分机器人本体代理商,同时也是系统集成商,甚至有些代理商也宣布要进入机器人本体生产制造,在各地机器人产业园圈地圈人。有人声称,中国机器人寿命平均8000小时(国内很多厂家表示,实际远超此值),而国外同行约在5万-10万小时之间。

  国内与国外机器人瑞士ABB、日本发那科、安川电机、德国库卡4大家族的差距是多方面的,包括产品性能(直接体现在精度、速度)、零配件、控制系统等。国内厂商与四大家族之间的差距还体现在产品应用方面的积累,四大家族有20多年的历史,新松机器人有15年,国内其他的一些机器人厂商有的只有两三年的积累。国外工业机器人产业主要应用是在汽车和高端装备等领域。

  人没有机器人的高精度,但有适应力;有些领域,让机器人做会非常复杂,要加非常多的传感器、测力度,只有信息量足够大的情况下才能进行数字化。但很多应用领域,是不能数学建模的。一家国外机器人设备提供商如此表示。

  分布情况

  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的一半以上。珠江三角洲地区和长江三角洲地区是我国经济最发达的两个地区,其中长江三角洲地区在制造业中所占的比例越来越大。企业资金与技术实力雄厚、对产品质量和劳动生产率要求高,这促使企业使用较多工业机器人需求越来越强。

  东北是国内老工业基地,是最早从事于工业机器人生产的地区,主要企业包括沈阳新松机器人公司、哈尔滨博时自动化设备、海尔哈工大机器人技术公司等。

  长三角地区是中国汽车制造业、电子制造企业集中地,也是重要的机器人自动化公司集聚地,主要企业有上海富安工厂自动化、上海机电一体化工程中心、上海广茂达伙伴机器人、安徽江淮自动化设备公司等。

  京津冀地区因其技术优势,机器人产业也有所发展,代表企业包括北京紫光、艾捷默、远大超人、拓博尔等,覆盖领域包括工业机器人及其自动化生产线、工业机器人集成应用、工业机器人技术咨询等产品和服务。

  德国库卡Kuka

  2016年6月24日据路透社网站报道,当地时间6月23日德国化工企业福伊特(Voith)集团计划将其持有的德国机器人制造商库卡(Kuka)公司25.1%股权出售给中国美的集团,此举将使得美的同库卡两者之间的并购交易更为顺利。

  此前美的已向库卡报出45亿欧元(约合51亿美元)收购价,该笔交易也成为近几个月以来中国买家对德国工业技术企业最大规模的收购交易。福伊特集团于2014年年末收购了库卡公司的部分股权。

  谷歌Boston Dynamics

  2016年3月19日据彭博社报道,谷歌正打算出售其机器人公司BostonDynamics,主要原因在于人工智能硬件产品在短期内难以商业化。

  BostonDynamics的产品并没有人们想象的那么先进。据消息人士称,该公司所解决的主要问题是让机器以一种现实的姿态进行活动,但要实现全自动化还有很大的差距。

  人工智能领域的先驱者、RethinkRobotics创始人罗德尼?布鲁克斯(RodneyBrooks)说,目录机器人不能依靠自己的意愿散步,甚至还不具有狗的目的性。

  赋予机器人意图是一个重大挑战。软件程序员能够模拟他们试图通过计算机所解决的问题,但这一进展并不依赖物理运动,而是关乎计算机能够以多快的速度模拟这些运动。

  谷歌的深度思维(DeepMind)人工智能软件在数月中完成了数万盘围棋对弈,但要对机器人在树林中进行同样数量级的步行测试所花费的时间则要多得多。

  在研发机器人方面,一般有两个选择。要么模拟一个环境以及准备一个能够使用软件的机器人,希望双方匹配结果足够的准确,这样就可以直接向机器输入软件,然后观看其行走。要么,跳过模拟这一步骤,对机器人本身进行修修补补,希望通过现实生活进行提升,但这一过程太慢了。

  机器人所面临的问题是他们往往比汽车更为复杂。除了轮子,机器人还有各种身体组成部分。对客观环境的精确模拟是一件非常困难的事情,而且想把机器变成有血有肉的现实产品则需要进行各种不同的测试,这需要花费数年时间。

  谷歌在测试无人驾驶汽车方面就面临这一问题,因此用两种方法进行测试,一方面通过实体车上路,另一方面则是通过虚拟车在虚拟道路上行驶。这一想法在于能够模拟环境测试多种情况,方便观察汽车的反映。现实世界能够给予谷歌数据和问题,这些是虚拟汽车不能碰到的。譬如:一辆汽车遇到了一个坐轮椅的人拿着扫把追赶一只火鸡,这是谷歌所不能模拟出来的。

  BostonDynamics机器人所需要的技术现在还不存在。控制这些机器人,并赋予其自动化的软件仍是一个研究性的问题,目前全球各大高校还在积极攻关。这可能也是谷歌认为BostonDynamics产品商业化需要十年时间的原因。

  各国扶持政策

  2011年,美国政府公布了《国家机器人计划》,计划每年对以人工智能、识别(语音、图像等)等领域为主的机器人基础研究提供数千万美元规模的支持。

  2013年12月22日,中国工信部发布《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》,该意见指出,到2020年,我国将形成较为完善的工业机器人产业体系。具体的发展目标为:培育3~5家具有国际竞争力的龙头企业和8~10个配套产业集群;工业机器人行业和企业的技术创新能力和国际竞争能力明显增强,高端产品市场占有率提高到45%以上,机器人密度(每万名员工使用机器人台数)达到100以上,基本满足国防建设、国民经济和社会发展需要。

  2014年年中,欧委会和欧洲机器人协会euRobotics下180个公司及研发机构共同启动全球最大的民用机器人研发计划SPARC。根据该计划,到2020年欧委会将投资7亿元,euRobotics将投资21亿欧元推动机器人研发,研发内容包括机器人在制造业、农业、健康、交通、安全和家庭等各领域的应用。

  2015年1月23日,日本国家机器人革命推进小组,《日本机器人新战略愿景、战略、行动计划》,提出要在2015年到2020年的5年间,最大限度地应用多种政策,扩大机器人开发投资,推进1000亿日元规模的机器人扶持项目。

  前言

  工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来,机器人技术及其产品发展很快,已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。

  广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样,工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。

  一、工业机器人技术现状及国内外发展的趋势

  工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备,技术附加值很高,应用范围很广,作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业,将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。国外专家预测,机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。据联合国欧洲经济委员会(UNECE)和国际机器人联合会(IFR)的统计,世界机器人市场前景看好,从20世纪下半叶起,世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。进入20世纪90年代,机器人产品发展速度加快,年增长率平均在10%左右。2004年增长率达到创记录的20%。其中,亚洲机器人增长幅度最为突出,高达43%。

  各区域用户工业机器人定购指数(以1996年作为100)

  国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势:

  1.工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可*性、便于操作和维修),而单机价格不断下降,平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的6.5万美元。

  2.机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化;由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化装配机器人产品问市。

  3.工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展,便于标准化、网络化;器件集成度提高,控制柜日见小巧,且采用模块化结构;大大提高了系统的可*性、易操作性和可维修性。

  4.机器人中的传感器作用日益重要,除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外,装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器,而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。

  5.虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制,如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。

  我国的机器人技术

  我国的工业机器人从80年代七五科技攻关开始起步,在国家的支持下,通过七五、八五科技攻关,目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;

  其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用,弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看,我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离。

  机器人应用工程起步较晚,应用领域窄,生产线系统技术与国外比有差距;在应用规模上,我国已安装的国产工业机器人约200台,约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业,当前我国的机器人生产都是应用户的要求,一客户,一次重新设计,品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低,而且质量、可行性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术,对产品进行全面规划,搞好系列化、通用化、模化设计,积极推进产业化进程。请加微信号:robotinfo学习工业智能化知识

  工业机器人的应用领域日渐广泛

  经过四十多年的发展,工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造业中,尤其是在汽车产业中,工业机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造(冲压、压铸、锻造等)、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中,机器人都已逐步取代了人工作业。

  随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高,机器人的应用范周还在不断地扩大,已从汽车制造业推广到其他制造业,进而推广到诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。此外,在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多,如无人侦察机(飞行器)、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。

  工业机器人的发展趋势

  工业机器人在许多生产领域的使用实践证明,它在提高生产自动化水平,提高劳动生产率和产品质量以及经济效益,改善工人劳动条件等方面,有着令世人瞩目的作用,引起了世界各国和社会各层人士的广泛关注。在新的世纪,机器人工业必将得到更加快速的发展和更加广泛的应用。

  1、工业机器人的技术发展趋势

  从近几年世界机器人推出的产品来看,工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展,其发展趋势主要为:结构的模块化和可重构化;控制技术的开放化、PC化和网络化;伺服驱动技术的数字化和分散化;多传感器融合技术的实用化;工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面。

  2、工业机器人的产业发展趋势

  据UNECE/IFR预测,至2007年,全球新安装装机器人的数量将从2003年的81800套增至2007年的106000套,年平均增长7%。其中,日本2003-2007年工业机器人的销售将从2003年的31600增长至2007年的41000套;欧洲2003-2007年工业机器人将从2003年的27100套增长至2007年的34000套;北美2003-2007年工业机器人市场每年平均增长5.8%,至2007年将增长到16000套。

  工业机器人产业发展模式的探讨

  纵观世界各国在发展工业机器人产业过程,可归纳为三种不同的发展模式,即日本模式、欧洲模式和美国模式:

  1、日本模式

  此种模式的特点是:各司其职,分层面完成交钥匙工程。即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,并由其子公司或社会上的工程公司来设计制造各行业所需要的机器人成套系统,并完成交钥匙工程;

  2、欧洲模式

  此种模式的特点是: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;

  3、美国模式

  此种模式的特点是:采购与成套设计相结合。美国国内基本上不生产普通的工业机器人,企业需要时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。

  机器人在我国的前景

  应该说中国是最需要又最不需要机器人的国家。中国人口众多,劳动力资源丰富且廉价,从这一层面说用一个贵而笨重的机器人还不如雇一个人来的便宜,但是我国要做世界强国就必须用最少的资源作更多的事,我们的企业必须尽可能的采用高新技术来更高效率的生产,以高竞争力取胜,这就需要很多的机器人,人是没有机器人那样的精确率,准确率和高效率的。可能会有人失业,但创造的就业机会更多,社会所得的利益会更多。我相信在不久将来,机器人产业会如同汽车一样成为国家的经济支柱产业,美国是汽车上的国度,中国可以成为站在机器人肩膀上的国家。

  机器人发展的希望与困难

  机器人技术是高技术的重要组成部分,其产业化的进程在我国刚刚起步,虽然取得了一定的成绩,但仍然存在很多困难和不足,因此更需要多方面的关心和支持。

  国家政策支持,是加速高新技术产业化的重要前提。根据我国政府有关部门应组织力量进行充分地调查研究,在此基础上,制定切实可行的推广、应用机器人和促进机器人研究开发的倾斜政策。如在税收、投资和贷款方面对机器人产业实行扶持政策。日本政府通过制定政策,采取一系列措施鼓励企业应用机器人,为日本机器人在国内开拓市场的经验值得我们借鉴。另外,对机器人用户,可以考虑给予一定的资金补贴,以鼓励购买.为了避免危险恶劣的工作环境导致的工伤事故和职业病,保护工人的身心安全,对一些特殊工种,如喷涂,铸造等通过劳动法强制采用工业机器人来代替.这样可以大大增加工业机器人的需求数量。

  我国的机器人产业化必须由市场来拉动。机器人作为高技术,它的发展与社会的生产、经济状况密切相关。机器人的研制、开发只有从技术上实现可能性大为原则选择机器人优先应用的领域,并以此为突破口,向其他领域渗透、扩散至为重要。

  我国机器的应用人要顺利走上市场,实现产业化,还是需要各方面的共同努力。

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