浅谈工业机器人与智能工具的市场方向

何　丹

（ 上海电动工具研究所（集团）有限公司　上海电动工具工程技术研究中心，上海　200233 ）

浅谈工业机器人与智能工具的市场方向

何丹

（ 上海电动工具研究所（集团）有限公司上海电动工具工程技术研究中心，上海200233 ）

人工智能已然是最热门的话题，在传统的电动工具领域，各式自动化设备正以智能工具的形态呈现。围绕3C产品制造行业中工业机器人的应用研究，简要分析目前国内相关上下游企业所处的地位和发展方向，就其中的关键技术及解决方案提出个人观点和建议。

工业机器人；机械手；智能工具；趋势

0　引言

自动化技术是指机器设备在不需要人工直接干预的情况下，按预期的目标实现测量、操纵等信息处理和过程控制的统称。工业自动化是现代工业的重要标志，工业企业通过自动化技术，可实现提高生产效率、提高产品质量、节省人力成本、降低消耗和确保安全等多重目的。受益于“中国制造2025”战略的提出，机器人成为时下最热门的产业之一。通常把机器人区分为服务于人的“服务机器人”和自动生产线上的“工业机器人”两大类，本文着重讨论工业机器人。

1　概述

根据相关预测，未来的30年，中国都将继续保持全球机器人最大市场。目前国外工业机器人市场已趋于饱和，韩国每万名工人对应的机器人数量为440台，日本为332台，德国为273台，全球平均约为50多台，而中国却不足30台。2014年，中国共消费5.6万台工业机器人，其中4万台进口，国产仅为1.6万台。而到2025年，这一消费数字将达到25万台以上，远远超过目前全球市场总量。机器人应用的热门是因为该产业的下游市场大发展，因而反推帮助上游企业进入高速发展阶段。图1所示为2011年至2017E全球机器人销量。

图1 2011～2017E全球机器人销量（万台）

中国机器人市场需求占全球份额的40%左右。在中国市场，超过50%的份额被“机器人四大家族”（瑞士ABB、日本发那科、日本安川电机、德国库卡）牢牢把握。中国本土机器人制造企业规模呈“小而散”格局，其市场占有仅为30%。企业在中高端的伺服电机、控制器、减速器等关键零部件上基本依赖进口，而这些关键零部件的价格在约占产品成本的70%左右，如此倒挂将严重影响国产设备的市场竞争力。

在高速发展的智能制造领域所爆发出来的市场面前，企业的市场和研究方向如何来定位值得深思。

图2 2013全球机器人市场份额

2　机遇

机器人应用的上游产业以国外企业为主，国内跟随。从发达国家应用机器人过程的经验来看，工业机器人的应用主要取决于当时工业机器人技术发展的程度和本国的工业结构，工业机器人技术的发展为下游应用领域提供性能可靠的工业机器人产品，以满足下游标准化流程的需求，而本国的工业结构决定了工业级机器人应用的广度和深度。图3所示为机器人产业的上下游关系和相关涉及技术领域。

伴随中国经济的高速发展，国内下游产业的机器人增长保持在25%左右。高速发展的同时也刺激了上游企业对技术和研究的投入。多数中国企业不满于长期处在产业链的低端市场，而希望能够抓住这次发展的机遇，涉及核心技术如控制、运动、传感等方面。

图3 机器人产业的上下游关系和相关涉及技术领域

3　市场

2016年初SIAF广州国际工业自动化技术及装备展览会云集了行业内外上下游产业链的主要生产商。展会细分四大主题专区：完整的传动技术、控制系统行业网络；满足日益增长的工业机器人及机器视觉需求；潜力巨大的高端传感技术；行业创新支点——IPC、工业软件及工业通讯。

从四个主题专区的划分可以得到相关了解，随着机器人使用密度的扩大，工业自动化行业的分支及层次明显增多。产业细分也日渐精细和科学。对于国内外的相关企业而言，不断关注自己擅长的领域，就可以在整个产业链上占有一席之地。这个划分也应该是机器人产业发展的趋势。

进一步分析相关市场的组成。从产业整体来看，机器人本体除了整机制造厂商外，有关的技术生产商主要来自于变频器、运动控制的生产者及相关供应商。供应商构建起国内外主要的传动技术及控制系统供应网络。

从机器人部件的成本构造占比比重来看，本体成本占20%～25%、伺服系统占35%、减速器占35%、控制器占15%。目前，国内机器人的主要关键零部件基本依赖于依赖进口。近年来国内不断有新建和重建的先进企业投入到机器人产业。随着国产零部件的质量不断提高，未来会逐步替代进口部件，逐步使国产机器人本体越来越具有竞争优势。

机器人具有智能化，能够像人类一样进行动作一直是所有研发人员的梦想和目标。视觉作为最强大的感知手段，长期以来都是机器人传感控制研究的热点技术。机器视觉以其信息量大、精度高、检测范围大等特点，在工业机器人领域得到了广泛应用。目前，普遍采用的是传统的二维图像处理技术，但这种技术只能分析平面信息。我们生活在三维世界，因此二维图像处理技术同时还要面对三维投影到二维产生的信息丢失问题，对从图像创建真实世界的模型带来了极大的影响。随着三维图像处理技术、算法和硬件系统的飞速发展，目前静态三维视觉技术已经逐步成熟。实时3D重构技术也已经在部分商业领域中被使用。可以预见，在工业机器人领域，针对实时3D图像处理技术的研究势必会成为一个强大的发展方向。

随着“工业4.0”和“中国制造2025”的推进、落实，传感技术无疑成为行业中最大利益点之一。从学术角度来看高端传感市场的发展前景充满潜能。自动化控制技术一直占有整个工业自动化市场的大量市场份额，而工业计算机（IPC）、工业软件及工业通讯将在未来表现出更强劲的发展势头，也将成为这一领域的创新支点。伴随核心部件国产化的进程，各类下游企业进行现代化改造的门槛和成本越来越低，势必会使这个市场领域产生强大的井喷效益。

4　发展

通过市场细分分析，可以得到技术发展的规律和趋势：信息化，自动化，智能化，且能与人协同工作的共融机器人将是未来机器人发展方向。

1）信息化

制造业将信息技术，网络技术，现代管理与制造技术相结合，带动了技术研发过程的创新和产品设计方法与工具的创新，管理模式的创新，制造模式的创新，实现产品的数字化设计，网络化制造和敏捷制造。快速响应市场变化和客户需求，全面提升制造业发展水平。

2）自动化

将完备的感知系统，执行系统和控制系统与相关机械设备完美结合，构成了高效，高可靠性的自动化装备和柔性生产线，将实现自动，柔性和敏捷制造。

3）智能化

在信息化和自动化的基础上，将专家的知识不断融入制造过程以实现设计工程智能化，制造过程智能化和制造装备智能化，将实现拟人化制造，使制造过程具有更完善的判断和适应力，提高产品质量的同时，生产效率也将显著提高。

“与人共融是新一代机器人的本质特征。”中国工程院院士王天然指出了我国机器人发展应紧抓的一条主线。他认为，要做与人共融的机器人就得把人的符号化能力、学习能力、预见能力、自我调节能力、逻辑推理能力，与机器的精准、力量、重复能力、作业时间、环境耐受力结合在一起。“机器人是智能制造的支撑设备，必将助力中国的智能制造发展，满足中国的民生需求。各个学科的交叉结合将为机器人带来新的发展机会”。

我国机器人应用领域发展不均衡，在汽车制造行业起步早、普及率高，但是在3C电子制造、塑料化工、食品生产等领域，还是以人力密集型为主，因此蕴含着巨大的应用空间。当前，产品生命周期越来越短，用户个性化要求越来越强烈，需要灵活的智能制造快速重组工作单元（生产线），这方面的新应用对机器人提出了新要求。表1列出具体的要求选项。

表1　要求选项

5　结语

工业机器人的应用已成为行业创新力及竞争力的重要分水岭，智能制造技术是未来先进制造技术发展的必然趋势。电动工具在这拨技术浪潮中应该把握机遇，融入智能制造的末端环节，扮演机器人的工具手角色，成为机器人产业链中的一环。

［1］ 何玉庆.与人共融——机器人技术发展均新趋势［J］.机器人产业.2015（5）.

［2］ 蒋亚宝.2015年首届工业机器人用户调查报告［J］.《金属加工冷加工》.2015（12）.

Disscussion On Trend of ludustrial robots and Smart Tools

He Dan
SETRI（Group）Co.，Ltd. Shanghai Electric Tools Engineering Center， Shanghai 200233， China

Artificial intelligence is the most popular topic. In the field of traditional power tools，all kinds of automation equipmentsarepresentedas smart tools. Focusing on the applications and researches of industrial robots（hand） in the 3C products manufacturing， this paper briefly analyzes the status and direction of current domestic upstream and downstream industries， and proposes the personal view and recommendationon the key technologies and solutions.

Industrial robots； Manipulator； Smart tools； Trend

TP241

A

1674-2796（2016）03-0004-04

2016-03-25

何丹（1971—），男，大学本科，高级工程师，主要从事网络通信、数字图像以及远程控制技术研究。