高檔數控機床和機器人是強國戰略計劃重點領域之一
http://www.debgrams.com 2016-05-27 16:47 來源：工信部裝備工業司
《中國制造2025》站在歷史的新高度，從戰略全局出發，明確提出了我國實施制造強國戰略的第一個十年的行動計劃，將“高檔數控機床和機器人”作為大力推動的重點領域之一，提出機器人產業的發展要“圍繞汽車、機械、電子、危險品制造、國防軍工、化工、輕工等工業機器人應用以及醫療健康、家庭服務、教育娛樂等服務機器人應用的需求，積極研發新產品，促進機器人標準化、模塊化發展，擴大市場應用。突破機器人本體，減速器、伺服電機、控制器、傳感器與驅動器等關鍵零部件及系統集成設計制造技術等技術瓶頸。”并在重點領域技術創新路線圖中明確了我國未來十年機器人產業的發展重點主要為兩個方向：一是開發工業機器人本體和關鍵零部件系列化產品，推動工業機器人產業化及應用，滿足我國制造業轉型升級迫切需求；二是突破智能機器人關鍵技術，開發一批智能機器人，積極應對新一輪科技革命和產業變革的挑戰。
高檔數控機床和機器人是強國戰略計劃重點領域之一
一、以需求為導向，增強創新能力，擴大市場應用
根據應用環境不同，國際機器人聯合會（IFR）將機器人分為兩類：制造環境下的工業機器人和非制造環境下的服務機器人。工業機器人是在工業生產中使用的機器人的總稱，是現代制造業中重要的工廠自動化設備；服務機器人是服務于人類的非生產性機器人，服務機器人技術主要應用于非結構化環境，結構比較復雜，能夠根據自身的傳感器與通過通信，獲得外部環境的信息，從而進行決策，完成相應的作業任務。
1、中國已成為全球第一大工業機器人市場，潛力仍待挖掘
工業機器人主要是指面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人，用于工業生產過程中的搬運、焊接、裝配、加工、涂裝、清潔生產等方面。2014年全球工業機器人銷量創下歷史新高，達到22.5萬臺，同比增長27%。市場增長的動力主要來自于亞洲地區，特別是中、韓兩國。
近年來，中國機器人市場需求快速增長，并已成為全球機器人重要市場。2014年，中國工業機器人銷量達到5.6萬臺，同比增長52%，再次成為全球最大工業機器人市場。用戶已從外商獨資企業、中外合資企業為主，向內資企業、乃至中小企業發展。國內沿海工業發達地區不少企業產品用來出口，對產品質量要求高，越來越多的企業采用機器人代替產業工人。在珠三角地區，使用工業機器人的年均增長速度已達到30%，尤其在裝配、點膠、搬運、焊接等領域，已經掀起了一股機器人使用熱潮。
雖然自2013年中國已經是全球工業機器人最大市場，但制造業工業機器人密度仍然很低，2013年中國工業機器人密度僅為30臺/萬名產業工人，不足全球平均水平的一半，與工業自動化程度較高的韓國（437臺/萬名產業工人）、日本（323臺/萬名產業工人）和德國（282臺/萬名產業工人）相比差距更大。國內工業機器人市場仍有巨大潛力。
我國作為制造業大國，在工業機器人應用方面一直處于落后地位。除汽車行業外，量大面廣的一般制造業對機器人的應用基本上處于自發、分散或零散的狀態。隨著我國工廠自動化的發展，工業機器人在其它工業行業中也將得到快速推廣，如電子、金屬制品、橡膠塑料、食品、建材、民爆、航空、醫藥設備等行業。
工業機器人的應用程度是一個國家工業自動化水平的重要標志。我國工業機器人的發展，應圍繞加快我國智能制造的發展需求，協同機器人供需雙方，一方面提高我國機器人制造企業的創新能力，促進機器人標準化、模塊化、系統化發展，降低使用成本，提升集成應用水平，從而擴大市場應用范圍；另一方面積極開展自主品牌機器人的應用試點，抓好一批效果突出、帶動性強、關聯度高的典型應用示范工程，以點帶面推動運用工業機器人來改造提升傳統制造業。
2、我國服務機器人產業應以需求為導向，有重點地進行發展
服務機器人包括專用服務機器人和家用服務機器人，服務機器人的應用范圍很廣，主要從事維護保養、修理、運輸、清洗、保安、救援、監護以及醫療、養老、康復、助殘等工作。服務機器人是一種新型智能化裝備、一項戰略性高技術產品，在未來具有比工業機器人更大的市場空間。
全球服務機器人在近五年間呈現出快速增長的態勢。根據國際機器人聯合會（IFR）的統計，2013年全球專業服務機器人和個人/家用服務機器人的銷量分別達到2.1萬臺和400萬臺，市值分別為35.7億美元和17億美元，分別同比增長4%和28%。未來幾年，全球服務機器人的市場將繼續快速增長。隨著相互學習與共享知識云機器人技術獲得重大突破，小型家庭用輔助機器人大幅度降低生產成本，將在2020年之前形成至少累計416億美元的新興市場；另一方面雖然殘障輔助機器起步緩慢，但可預測未來20年會有高速增長。
目前國際上服務機器人的技術研發主要由美、日、中、德、韓五國主導。我國服務機器人的發展滯后于工業機器人，與日本、美國等國家相比，我國在服務機器人領域的研發起步較晚，與發達國家絕對差距還比較大。但相對于工業機器人而言，國內外差距較小。服務機器人一般都要結合特定需求市場進行開發，本土企業更容易結合特定的環境和文化進行開發占據良好的市場定位，從而保持一定的競爭優勢；另一方面，外國的服務機器人也屬于新興產業，大部分服務機器人公司成立的時間還比較短，因而我國的服務機器人產業面臨著較大的機遇和發展空間。
從發展趨勢來看，我國專業服務機器人有望先于個人/家用機器人實現產業化，特別是醫療機器人、危險特殊環境巡檢探查機器人等。隨著我國進入老齡化社會，醫療、護理和康復的需求增加，同時由于人們對生活品質追求的提高，將使個人/家用機器人在未來具有更為廣闊的市場空間。
二、突破技術瓶頸，提升產業化能力
機器人集現代制造技術、新型材料技術和信息控制技術為一體，是智能制造的代表性產品，其研發、制造、應用成為衡量一個國家科技創新和制造業水平的重要標志，引起了世界制造強國的高度重視。
我國機器人產業的發展可追溯到上世紀八十年代，當時科技部將工業機器人列入了科技攻關計劃，原機械工業部牽頭組織了點焊、弧焊、噴漆、搬運等型號的工業機器人攻關，其他部委也積極立項支持，形成了中國工業機器人第一次高潮。其后，主要是由于市場需求的原因，機器人自主研發和產業化經歷了長期的停滯。2010年以后，我國機器人裝機容量逐年遞增，開始面向機器人全產業鏈發展。
機器人產業發展包括研發試驗、機器人本體和零部件產業化、系統集成技術、服務等，每一個環節都很重要。我國機器人產業鏈的發展是一個任重道遠的過程，整體來看，目前中國大部分機器人企業集中在集成領域，加工組裝企業占多數。在核心及關鍵技術的原創性研究、高可靠性基礎功能部件、系統工藝應用解決方案以及主機批量生產等方面，距發達國家還有相當的差距。關鍵部件方面，精密減速器、伺服電機及驅動器等關鍵部件大量依賴進口。雖然多年來國家對這方面也做了較大的投入支持，由于原來市場規模和產業化程度不高，不足以帶動核心部件的發展，致使效果不理想。
由此可見，我國機器人技術實力不足制約了產業化規模，而規模較小也反過來制約了技術的發展，這些都影響了機器人產業化進程。若想提高國產機器人的市場競爭力，一方面要擴大國產機器人產量，提高國內機器人企業的產能；另一方面，要推動國產機器人關鍵零部件的國產化，提高關鍵零部件生產能力，滿足國產機器人產能擴張的需要。
近兩年，國家對智能制造和機器人高度重視。工信部、發改委、科技部等多部門都在力推機器人產業的發展，從頂層設計、財稅金融、示范應用、人才培養等多個方面著手推進自主品牌機器人產業發展，扶持政策愈來愈全面、細化。我國機器人產業路線圖以及機器人產業“十三五”規劃相關工作也在穩步推進。這對我國機器人企業突破技術瓶頸、提高產業化能力將起到極大的促進作用。
目前對于我國機器人產業而言，已經不是重視或不重視的問題，而是以什么樣的眼光來看待這個產業，以什么樣的思維來培育和有序發展這個產業的問題。對于機器人產業的市場需求、技術創新模式、資金支持方式等多方面問題，各地政府對該產業的扶持政策都有望走向細化。
三、加快下一代機器人研發生產，搶占機器人技術及產業發展的下一個制高點
隨著機器人技術的發展，根據功能不同，機器人又被分為一般機器人和智能機器人。其中，一般機器人是指只具有一般編程能力和操作功能的機器人，目前我國生產的機器人大多數屬于這一類；智能機器人并沒有統一的定義，大多數專家認為智能機器人至少要具備以下幾大功能特征：一是具備對不確定作業條件的適應能力；二是具備復雜對象的靈活操作能力；三是具備與人緊密協調合作的能力；四是具備與人自然交互的能力；五是具備人機合作安全特征。無論是現代的工業機器人還是服務機器人，最終都將發展為具有學習能力的智慧型機器人。我們一般將智能機器人又稱為下一代機器人。隨著3D視覺感知/認知、力覺傳感器等技術的不斷進步和與工業互聯網、云計算、大數據等新一代信息技術的深度融合，下一代機器人的智能化程度將進一步提高，對外界的感知能力將進一步增強，可以完成動態、復雜的作業使命，實現多機協同，并與人類協同作業。
為進一步搶占國際市場，提升制造業在全球的競爭性地位，各經濟強國躍躍欲試，紛紛制定發展規劃，以圖搶占先進機器人技術的發展先機。目前，德國政府推行“工業4.0”戰略，構建“智能工廠”，打造“智能生產”，其重點課題之一是人與機器、機器與機器之間的交互合作。美國2013年提出了“美國機器人發展路線圖”，將圍繞制造業攻克機器人的強適應性和可重構的裝配、仿人靈巧操作、基于模型的集成和供應鏈的設計、自主導航、非結構化環境的感知、教育訓練、機器人與人共事的本質安全性等關鍵技術。2015年初，日本政府公布了《日本機器人新戰略》，并在其五年行動計劃中，明確提出要“研究開發下一代機器人中要實現的數據終端化、網絡化、云計算等技術”。韓國政府近年來陸續發布多項政策，旨在扶植第三代智能機器人的研發與應用，2012年韓國公布的《機器人未來戰略戰網2022》，其政策焦點為支持韓國企業進軍國際市場，搶占智能機器人產業化的先機。在美、日、歐等技術強國的大力推進下，近5年來下一代機器人樣機、示范應用、乃至實用系統不斷涌現。
從我國目前來看，下一代工業機器人需求市場尚未完全成熟，但具有戰略意義的共性技術研發、儲備又尤為迫切。當前我國發展下一代機器人產業，應首先注重夯實機器人產業技術基礎，著力推動現有機器人的產業化進程，加快自主品牌機器人在國內市場的推廣應用。探索新的技術研發模式，鼓勵科研院所與企業發揮各自優勢，多方建立下一代工業機器人前沿、共性技術研發與儲備的國家級平臺，從中國的國情、需求出發，突破下一代機器人核心技術，研制出下一代機器人樣機系統、產品，并推進產業化進程，搶占下一代機器人國際制高點。對于應用于不同領域的機器人產品，實施不同的發展戰略：一方面以企業為核心，以共性技術平臺為支撐，優先發展下一代工業機器人，推進產需對接，搶占發展制高點；另一方面，以市場為導向，把握國內需求特點，發展醫療、養老助殘等服務機器人和特殊服役環境下作業的特種機器人。
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