工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。自從1962年美國研制出世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人以來,機(jī)器人技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快,已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、自動化工廠(FA)、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動化工具。
廣泛采用工業(yè)機(jī)器人,不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量,而且對保障人身安全,改善勞動環(huán)境,減輕勞動強(qiáng)度,提高勞動生產(chǎn)率,節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本,有著十分重要的意義。和計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣,工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。
2011年是全球工業(yè)機(jī)器人市場自1961年以來的行業(yè)頂峰,全年銷售達(dá)16.6萬臺。2012年全球工業(yè)機(jī)器人銷量為15.9萬臺,略有回落,主要原因是電氣電子工業(yè)領(lǐng)域的銷量有所下滑,但汽車工業(yè)機(jī)器人銷量延續(xù)增長態(tài)勢。
工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)狀
工業(yè)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)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。國外專家預(yù)測,機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計算機(jī)之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
根據(jù)IFR數(shù)據(jù),2012年全球個人(或家庭)用服務(wù)機(jī)器人市場容量為73億元,公共服務(wù)機(jī)器人市場容量為208億元。目前看公共服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化走在前面,市場容量更大。
全球工業(yè)機(jī)器人本體市場以中國、歐盟地區(qū)、美國和日本為主。日本、美國、德國、韓國和中國五國存量占全球比例達(dá)71.24%,銷量達(dá)69.92%。截至2012年底,全球機(jī)器人累計銷量達(dá)到247萬臺。機(jī)器人平均使用壽命為12年,最長15年。估計現(xiàn)在全球機(jī)器人存量在120萬~150萬臺之間。
分區(qū)域看,亞洲、澳洲增幅達(dá)到9%,亞洲增幅主要由中國需求拉動,因?yàn)橹袊?012年工業(yè)機(jī)器人銷量增幅達(dá)到30%。
分生產(chǎn)地和消費(fèi)地看,日本是惟一的工業(yè)機(jī)器人凈出口國,擁有全球最大的機(jī)器人產(chǎn)能,占據(jù)全球機(jī)器人產(chǎn)量的66%。機(jī)器人消費(fèi)地最大的區(qū)域是除日本以外的亞洲地區(qū),占比約34%,而且是以中國市場為主。
國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢:
1、工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修),而單機(jī)價格不斷下降,平均單機(jī)價格從91年的10.3萬美元降至97年的6.5萬美元。
2、機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三位一體化;由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī);國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。
3、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展,便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高,控制柜日見小巧,且采用模塊化結(jié)構(gòu);大大提高了系統(tǒng)的可*性、易操作性和可維修性。
4、機(jī)器人中的傳感器作用日益重要,除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外,裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器,而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。
5、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制,如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。
工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式
縱觀世界各國在發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)過程,可歸納為三種不同的發(fā)展模式,即日本模式、歐洲模式和美國模式:
日本模式
此種模式的特點(diǎn)是:各司其職,分層面完成交鑰匙工程。即機(jī)器人制造廠商以開發(fā)新型機(jī)器人和批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目標(biāo),并由其子公司或社會上的工程公司來設(shè)計制造各行業(yè)所需要的機(jī)器人成套系統(tǒng),并完成交鑰匙工程;
歐洲模式
此種模式的特點(diǎn)是:一攬子交鑰匙工程。即機(jī)器人的生產(chǎn)和用戶所需要的系統(tǒng)設(shè)計制造,全部由機(jī)器人制造廠商自己完成;
美國模式
此種模式的特點(diǎn)是:采購與成套設(shè)計相結(jié)合。美國國內(nèi)基本上不生產(chǎn)普通的工業(yè)機(jī)器人,企業(yè)需要時機(jī)器人通常由工程公司進(jìn)口,再自行設(shè)計、制造配套的外圍設(shè)備,完成交鑰匙工程。
目前我國模式:
目前處于智能化時期,而中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)還處于孕育期。中國現(xiàn)階段機(jī)器人產(chǎn)業(yè)模式更接近美國模式,原因是機(jī)器人本體不能大規(guī)模國產(chǎn)化,估計未來的發(fā)展趨勢是類似于日本的產(chǎn)業(yè)鏈分工模式,前提是真正突破機(jī)器人本體。
我國從上世紀(jì)80年代開始在高校和科研單位全面開展工業(yè)機(jī)器人的研究,近20年來取得不少的科研成果。但是由于沒有和企業(yè)有機(jī)地進(jìn)行聯(lián)合,至今仍未形成具有影響力的產(chǎn)品和有規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。中國工程院在2003年12月完成并公開的《我國制造業(yè)焊接生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略研究總結(jié)報告》中認(rèn)為,我國應(yīng)從“美國模式”著手,在條件成熟后逐步向“日本模式”靠近。
整合尋求關(guān)鍵件突破
按照有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測,2017年國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場容量是2012年四倍,未來5年行業(yè)年復(fù)合增長率超過30%:其中,本體市場容量195億元,本體加集成市場容量807億元。服務(wù)機(jī)器人當(dāng)中的手術(shù)機(jī)器人市場容量有望達(dá)到15億元,家庭服務(wù)機(jī)器人市場容量約30億元。如果把智能家居作為家庭服務(wù)機(jī)器人,那么服務(wù)機(jī)器人市場會大很多。
機(jī)器人技術(shù)是高技術(shù)的重要組成部分,其產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程在我國剛剛起步,雖然取得了一定的成績,但仍然存在很多困難和不足,因此更需要多方面的關(guān)心和支持。
國家政策支持,是加速高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要前提。根據(jù)我國政府有關(guān)部門應(yīng)組織力量進(jìn)行充分地調(diào)查研究,在此基礎(chǔ)上,制定切實(shí)可行的推廣、應(yīng)用機(jī)器人和促進(jìn)機(jī)器人研究開發(fā)的傾斜政策。如在稅收、投資和貸款方面對機(jī)器人產(chǎn)業(yè)實(shí)行扶持政策。
日本政府通過制定政策,采取一系列措施鼓勵企業(yè)應(yīng)用機(jī)器人,為日本機(jī)器人在國內(nèi)開拓市場的經(jīng)驗(yàn)值得我們借鑒。另外,對機(jī)器人用戶,可以考慮給予一定的資金補(bǔ)貼,以鼓勵購買.為了避免危險惡劣的工作環(huán)境導(dǎo)致的工傷事故和職業(yè)病,保護(hù)工人的身心安全,對一些特殊工種,如噴涂,鑄造等通過勞動法強(qiáng)制采用工業(yè)機(jī)器人來代替.這樣可以大大增加工業(yè)機(jī)器人的需求數(shù)量。
我國的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化必須由市場來拉動。機(jī)器人作為高技術(shù),它的發(fā)展與社會的生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)狀況密切相關(guān)。機(jī)器人的研制、開發(fā)只有從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)可能性大為原則選擇機(jī)器人優(yōu)先應(yīng)用的領(lǐng)域,并以此為突破口,向其他領(lǐng)域滲透、擴(kuò)散至為重要。
2014年是機(jī)器人行業(yè)的拐點(diǎn)之年:今年是國內(nèi)機(jī)器人行業(yè)整合之年,從近期慈星股份與固高合作控制器,新時達(dá)收購眾為興就可以知道這個趨勢;也是機(jī)器人本體國產(chǎn)化加速之年,因?yàn)榭刂破?、伺服電機(jī)等關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化今年有望實(shí)現(xiàn)重大突破;更是低端產(chǎn)能自動化需求擴(kuò)張之年,長三角、珠三角的低端制造業(yè)的自動化市場會被引爆。
工業(yè)機(jī)器人要順利走上市場,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,還是需要各方面的共同努力。