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摘要：机器人有三种类型：工业机器人、服务机器人以及特种机器人，据2018年统计，工业机器人占全球机器人比重最高，占比高达56%，而工业机器人是先进制造业的重要装备，是衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。本文通过分析工业机器人技术水平来讨论发达国家及我国工业机器人的发展现状，并阐述了全球及我国工业机器人的发展趋势。
关键字：工业机器人；技术水平；发展趋势
工业机器人替代人工劳动，是机器人发展的重要举措。它可以提高生产效率、产品质量，降低出错率，节省劳动成本，提升整个生产过程的智能化和自动化水平。在近50年内，工业机器人迅猛发展，并广泛应用于众多领域，如冶金金属制品行业、电子电气行业、汽车制造行业、3C制造行业、化工橡胶及塑料产业、食品加工行业等，并且向其它领域不断地拓展。
1 工业机器人的概念[1]
International Standard Organization(ISO)对工业机器人有这样的定义：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能够完成各种作业的可编程操作机”。
ISO8373 给出了更具体的解释：“工业机器人有自动控制与再编程、多用途功能，机器人操作机有三个或三个以上的可编程轴，在工业机器人自动化应用中，机器人的底座可固定也可移动”。尽管美国(U.S.RIA)、日本(JIS)、德国(VID)等国对工业机器人有各自的定义，但其含义都大同小异。
2 发达国家及我国工业机器人发展现状
2.1 美国工业机器人技术水平
美国的工业机器人水平位居世界之首，也是机器人的发源地，在1962年研制出全球首台工业机器人。美国工业机器人得到国家政策的大力支持，其技术水平全面，功能强大，性能可靠，适应性强，精确度高，机器人语言类型广泛。美国工业机器人技术一直处于全球领先地位，它着重关注于模型集成、环境感知、仿人操作、人机协作、教育训练等技术。
2.2 日本工业机器人技术水平
具有“机器人王国”之称的日本，是世界上最大的机器人生产大国和出口大国，其机器人数量、机器人密度在世界上遥遥领先，据统计，全球目前投入使用的机器人近100万台，而日本就占据了38%，几乎占据世界机器人产业的半壁江山。它在控制器、减速器、传感器等关键技术领域有着突出优势，为了提高适应能力以及创新能力，日本将机器人与人工智能、大数据、IT等技术深度融合，目前这一机器人大国的技术先进，类型全面。日本机器人将来重点的发展方向是计算机控制技术、高速化技术、高精度技术、网络化技术、视觉传感器以及触觉传感器技术等。
2.3德国工业机器人技术水平
德国工业机器人无论是数量还是质量都举世惊人，早在20世纪70年代，工业机器人得到德国政府的大力支持，通过采取一系列积极行政措施推动机器人的发展，并开拓了广泛的市场，在德国，近20台机器人服务于工厂中，其自动化程度非常高，在整条生产线内，只有一两个人在观察生产参数，进行数据分析，所以现场除了维修人员，别无他人；其设备质量非常高，设备的使用寿命长，使用精度高，人性化程度强，并且信息融合能力非常强大，只要在主系统中就可以观察出哪个生产节点出了问题，所以德国工业机器人的研究应用以及技术水平在世界上均举世闻名。
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2.4 韩国工业机器人技术水平
目前机器人使用率排名最高的是韩国，每1万名员工对应400多台工业机器人。它也是机器人强国，目前工业机器人生产商占据市场份额的5%，也陆续出现了较知名的机器人企业。但在机器人技术方面要落后于美国、德国和日本。韩国目前的机器人技术发展方向是远程控制技术，水下机器人技术，软体机器人技术等。
2.5 我国工业机器人技术水平
自20世纪80年代，我国才进入工业机器人技术的研究，所以起步较晚，并且受到我国制造业基础薄弱，劳动力价格低廉等因素的限制，国产机器人以低端产品为主，主要生产三轴、四轴机器人用于搬运和上下料，而应用于高端行业的六轴工业机器人不到10%。国内工业机器人企业生产规模小，核心零部件品牌的知名度及认可度不高，用户企业习惯性使用进口品牌，长期依赖进口的局面难以打破，导致国内企业生产压力大，自主创新能力弱。零部件产业没有同步发展，以及进口机器人价格不断下降促使国内工业机器人产业化进程较慢。近年来，由于经济结构的调整、劳动力成本的提高、智能装备的注重，我国机器人产业已经受到国家政府的高度重视并大力支持其发展而颁布了多项政策[2]。自2013年以来，我国连续5年成为全球工业机器人消费第一大国，虽然是在工业机器人应用市场独占鳌头，但机器人发展空间还很大，在核心零部件技术方面远落后于发达国家，关键技术有待提升。
3 工业机器人发展趋势
3.1 全球工业机器人发展趋势[3]
首先，信息技术的迅速发展带动工业机器人的成长，工业机器人与信息技术的融合是重要发展方向，让机器人像人类一样进行学习和工作，将各种算法应用于机器人中，多台机器人之间相互配合完成复杂工作，因此在制造业中协同作业机器人是智能化生产的重要发展趋势；其次，提升工业机器人产品的应用性与稳定性。一是工业机器人的应用领域不断地扩大，从传统的汽车产业、电子产业向医疗、食品、化工等领域进军。二是机器人将能像人类一样去理解或识别图形、动作或物体，需要依赖机器人视觉影像技术，帮助人类高效地完成看的工作，从2D检测、定位到3D取放、人机协作，需要加强其安全性能。再次，机器人产品向模块化、智能化和系统化方向发展。模块化突破其适用范围的问题，智能化让其系统更完美地协调组织能力与控制能力，系统化让其技术应用于如食品机械等其它装备而得以扩展。最后，新型智能机器人，尤其是具有智能性、灵活性、合作性和适应性的机器人需求持续增长。
3.2 我国工业机器人发展趋势
首先，控制器、伺服电机、减速器这三大工业机器人的核心零部件占据其成本的72%左右，但我国的核心零部件主要表现为进口化，能自主生产核心零部件的企业只有一小部分，故此抬高了工业机器人的成本[2]。我国企业也在努力地研发新品牌、新技术，近年来国产技术与国外先进技术在不断地缩小差距，尤其是控制器产品发展得比较成熟并逐步走向产业化，而伺服系统与减速器起步较晚，技术上与日本、欧洲国家有较大差距，所以自主研发国产品牌的核心零部件是我国工业机器人产业的发展方向。其次，机器人裸机，即机器人本体在国内发展只是起步阶段，而在国外已经发展得比较成熟，如汽车行业，作为工业机器人的巨头领域，国外对其精度和性能的研究上技术水平都相当高，所以我国机器人本体的开发研究，主要针对汽车领域以外的经济型机器人。再次，与核心零部件和本体相比，系统集成在国内发展体现明显优势，如3C行业的系统集成成为我国企业发展一新亮点，我国是全球3C制造基地第一大国，有望超过汽车行业成为最大的机器人市场，所以系统集成是我国工业机器人发展的重点方向。中国工业机器人行业面临着市场的激烈竞争，也是新时代赋予我们的机遇和挑战，中国要与国际接轨，加快工业机器人的研究与开发刻不容缓。
参考文献：
[1]刘小波.工业机器人技术基础[M].北京:机械工业出版社,2016,8
[2]我国工业机器人产业发展战略与对策研究[J]. 左世全. 世界制造技术与装备市场. 2014(04)
[3]工业机器人的应用现状及发展分析[J]. 王会永,邢力,李向男,王彬,李浩天. 机电技术. 2018(06)
论文作者:范春梅
论文发表刊物:《科技研究》2019年4期
论文发表时间:2019/6/18
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