《中国制造2025》机器人领域技术路线图

□文/国家制造强国建设战略咨询委员会

《中国制造2025》机器人领域技术路线图

□文/国家制造强国建设战略咨询委员会

机器人是我国制造业转型升级、提质增效必不可少的高端装备，是《中国制造2025》提出的重点发展领域之一。机器人领域技术路线图按照“需求”、“目标”、“发展重点”、“应用示范工程”、“战略支撑和保障"五个维度进行分析和描绘，分别形成了从2015年到2025年，展望2030年的详细技术路线图。

机器人是一种半自主或全自主工作的机器，集现代制造技术、新型材料技术和信息控制技术为一体，是智能制造的代表性产品。机器人包括在制造环境下应用的工业机器人和非制造环境下应用的服务机器人两大类。其中，服务机器人根据应用环境不同又分为应用于家庭或直接服务于人的个人/家用服务机器人和应用于特殊环境的专业服务机器人。

需求

近年来，我国机器人市场快速发展。2014年，中国工业机器人销量达到5.6万台，成为全球第一大工业机器人市场。养老助残、救灾救援、公共安全等多种型号的服务机器人已开始进入示范应用，清洁机器人、两轮自平衡车和模型无人机等家用服务机器人已进入消费市场。预计到2020年工业机器人销量将达15万台，保有量达80万台；到2025年工业机器人销量将达26万台，保有量达180万台。

目标

2020年，基本建成以市场为导向、企业为主体、产学研用紧密结合的机器人产业体系。自主品牌工业机器人国内市场占有率达到50%，国产关键零部件国内市场占有率达到50%，产品平均无故障时间（MTBF）达到8万小时；服务机器人在养老、康复、社会服务、救灾救援等领域实现小批量生产及应用；新一代机器人的核心技术取得突破；培育出2~3家年产万台以上、产值规模超过百亿元、具有国际竞争力的龙头企业，打造出5~8个机器人配套产业集群。

2025年，形成完善的机器人产业体系，机器人研发、制造及系统集成能力力争达到世界先进水平。自主品牌工业机器人国内市场占有率达到70%，国产关键零部件国内市场占有率达到70%，产品主要技术指标达到国外同类产品水平，平均无故障时间达到国际先进水平；服务机器人实现大批量规模生产，在人民生活、社会服务和国防建设中开始普及应用，部分产品实现出口；新一代机器人样机研制成功，并实现一定规模的示范应用；有1~2家企业进入世界前五名。

发展重点

重点产品

工业机器人

实现多关节工业机器人、并联机器人、移动机器人的本体开发及批量生产，使国产工业机器人在焊接、搬运、喷涂、加工、装配、检测、清洁生产等方面实现规模化集成应用。

服务机器人

重点开发养老助残、家政服务、社会公共服务、教育娱乐等消费服务领域的机器人；重点开发医疗康复机器人、空间机器人、救援机器人、能源安全机器人、无人机等特种机器人。

新一代机器人

积极研发能够满足智能制造需求，特别是与小批量定制、个性化制造、柔性制造相适应的，可完成动态、复杂作业使命，可以与人类协同作业的新一代机器人。

关键零部件

机器人专用摆线针轮减速器

传动精度和回差小于1角分，传动效率大于80%，噪音小于75分贝，温升小于45°C，寿命大于6000小时，额定输出转矩100Nm~6000Nm，加速度转矩200Nm~12000Nm，瞬时加速转矩500Nm~30000Nm。

谐波减速器

传动精度和回差小于1角分，传动效率大于80%，允许最高输入转速6000转/分，寿命大于10000小时，额定输出转矩4Nm~500Nm，加速度转矩8Nm~1100Nm，瞬时加速转矩16Nm~2200Nm。

高速高性能机器人控制器

通讯方式：高速总线接口，控制轴数为8轴，插补周期小于1毫秒。

伺服驱动器

供电电压220V~380V，连续输出电流1A~50A，过载能力：2倍过载持续1秒、3倍过载持续0.5秒、5倍过载持续0.3秒，空载速度环带宽：600Hz以上，通讯方式CAN、EtherCAT、PowerLink总线接口。

高精度机器人专用伺服电机

供电电压220V~380V，功率0.1KW~15KW，过载能力：2倍过载持续1.5秒、3倍过载持续0.8秒、5倍过载持续0.5秒，转速1500rpm~6000rpm，额定输出扭矩0.32Nm~32Nm，峰值扭矩1.6Nm~160Nm。

传感器

重点开发关节位置、力矩、视觉、触觉、光敏、高频测量、激光位移等传感器，满足国内机器人产业的应用需求。

关键共性技术

整机技术

表1 节选自《〈中国制造2025〉重点领域技术路线图（2015年版）》

以机器人的系列化设计和批量化制造，提高机器人产品的控制性能、人机交互性能和可靠性性能，提高机器人负载/自重比、人机协作安全为目标，分阶段开展关键共性技术攻关。

部件技术

以突破机器人关键零部件、满足国内市场应用，满足与人协作型机器人的关键部件需求，满足新型机器人关键部件需求为目标，分阶段开展关键共性技术攻关。

集成应用技术

国产焊接机器人在汽车、工程机械、船舶、石化、农机等行业大批量应用国产搬运机器人实现柔性空制与碰撞检测及人机协同作业；整体小型化、灵活化国产搬运机器人在汽车、家电、食品、医药、物流等行业大批量应用国产加工机器人在航空、汽车、木制品、塑料制品、食品等领域实现批量应用国产喷涂机器人在汽车、家具、船舶、航空航天等行业实现大批量应用国产智能加工机器人在制造业实现打磨、抛光、钻削、铣削等工序的广泛应用国产喷涂机器人具备实时检测、自主规划喷涂路径的能力;能够实现工件的无人化、绿色化涂装生产国产装配机器人在汽车、电气、电子等行业市场占有率达到30%工业机器人智能装配、协作装配技术取得突破；国产装配机器人在航空航天、仪器制造等行业市场占有率达到60%国产检测机器人在食品、汽车、航空航天等领域大批量应用国产检测机器人应用领域进一步拓展重点产品国产洁净机器人在IC装备、平板显示领域国内市场占有率达到70%国产洁净机械手及成套洁净传输生产线占国内市场的一半以上国产智能焊接机器人实现产业化并批量应用家庭服务机器人具备家居环境自主认知、自主移动、与互联网及“智能家电”相结合、指令语言理解等功能，可代替人从事简单家务劳动家庭服务机器人具备类人操作、与人共用工具、与人自然交互(语言)等功能智能轮椅、护理床等养老助残机器人化逐步产品化，并实现示范应用家庭服务机器人具备移动与多功能手臂结合、灵活安全作业、自主学习、初步自然语言理解等功能，可替人从事比较复杂的家务劳动多功能手臂与智能轮椅、护理床等结合，可实现生理信号监测、初步自然语言理解 , 逐步实现规模化应用,可穿戴智能假肢开始实用化实现完全可穿戴行为辅助、人意图理解、与人自然交互等功能、养老肋残机器人逐步产业化服务机器人通用机械臂与多自由度灵巧手术工具结合，仿人结构的上肢、下肢、手指康复机器人等医疗康复机器人逐步产品化体内手术工具向软体、多手指方向发展、体内靶向移动、操作机器人开始临床应用，生机电融合的康复机器人开始临床应用软体、多手指、体内移动操作机器人开始产业化，医疗机器人与医学影像系统相融合、医疗康复机器人向个性化自主操作发展无人机实现预编程控制、动平台起降、静态环境适应能力，以及小型化、大载荷能力无人机自主能力进一步提高，动态环境适应能力增强，仿生飞行器取得明显进展无人机环境适应能力进一步增强，可实现多机合作，仿生飞行器开始产业化、规模化应用

以提升机器人任务重构、偏差自适应调整的能力，提高机器人在人机共存环境中完成复杂任务的能力，促进机器人融入人类生活为目标，分阶段开展关键共性技术攻关。

应用示范工程

机器人关键零部件研制及应用示范工程

支持减速器、控制器、伺服电机及驱动器、传感器等关键零部件的研制及产业化应用。

工业机器人核心技术研究及应用示范工程

支持工业机器人核心技术、多工业机器人协作技术及智能工业机器人技术研究，并按照细分行业推进示范应用。

服务机器人技术研究及应用示范工程

重点支持医疗、康复、养老、助残、救援等社会公共服务机器人的研制，创造良好社会和政策环境，推进国产产品的示范应用。

机器人人才培养示范工程

加强机器人相关专业学科建设，加强多学科交叉整合，加强国际交流与学习，加快引进海外高端人才，设立机器人教学示范点，培养基础人才。

战略支撑和保障

编制机器人专项规划，支持和推动机器人自主创新能力建设和自主品牌建设，对产业发展具有带动性或突出贡献的企业或项目给予奖励，落实《增强制造业核心竞争力三年行动计划（2015-2017年）》对工业机器人关键技术产业化项目的支持。

建议建立国家机器人协同创新中心，开展机器人共性技术和关键技术研究。

建立国家机器人检测与评定中心，实现机器人及其关键零部件性能检测能力，及可靠性和安全性能评价能力，推广机器人评价、认证体系。

加强机器人基础共性标准、关键技术标准和重点应用标准的研究制定，积极参与国际标准化工作。