“十三五”期間，機器人是重點發(fā)展對象之一，相對于服務(wù)機器人和商用機器人在國內(nèi)市場還處于探索期，工業(yè)機器人已經(jīng)有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)，目前正進入全面普及的階段。

全球工業(yè)機器人市場新裝機量及保有量

    2016年，全球工業(yè)機器人銷量達到28萬臺，據(jù)估計，2017年到2022年的復(fù)合年均增長率（CAGR）將達到11.92%，到2017年，全球的工業(yè)機器人總銷量將達到30多萬臺（如圖1所示），其中很大的市場需求來自于發(fā)展中國家的中小型企業(yè)。由于工業(yè)機器人的應(yīng)用可以降低勞動成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，加強工作場所的健康安全性，因此其市場將保持快速發(fā)展，預(yù)計全球工業(yè)機器人市場2022年將達到797.8億美元。

圖1全球工業(yè)機器人新裝機量發(fā)展預(yù)測

    全球工業(yè)機器人的保有量在近些年取得迅猛發(fā)展（見圖2）。2015年，全球工業(yè)機器人的保有量為166.4萬臺，同比增長12.37%。2016年市場保有量為185.61萬臺，同比增長11.4%。另外，中國以34.5萬臺位居全球工業(yè)機器人保有量第一，保有量前十個國家及地區(qū)中還有日本、美國、韓國、德國、意大利、臺灣、泰國、西班牙、法國和英國。

圖2全球工業(yè)機器人保有量增長圖

    以日本市場為例，近期，日本機器人工業(yè)協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2016年日本國內(nèi)工業(yè)機器人的產(chǎn)值（會員企業(yè)和非會員企業(yè)合計）同比增長3.3％，達到7033.87億日元。雖然受日元升值等影響僅停留在微增的程度上，但在美國經(jīng)濟擴張、制造業(yè)回歸和中國高漲的自動化投資趨勢下，日本工業(yè)機器人的產(chǎn)值時隔9年突破了7000億日元，而2017年的目標產(chǎn)值為7500億日元，預(yù)計將達到11年來的最高水平。

    與此同時，2016年日本的機器人產(chǎn)量為17.4606萬臺，同比增長13.5％，同樣刷新了最高記錄，產(chǎn)值和產(chǎn)量均3年連續(xù)正增長，持續(xù)保持高水平。2016年日本機器人的出貨總值同比增長4.8％，為7160.22億日元。日本國內(nèi)方面，除了面向汽車產(chǎn)業(yè)的業(yè)績保持堅挺外，顯示面板和半導(dǎo)體用機器人也趨于復(fù)蘇。另外，稅收優(yōu)惠政策等也推高了整體出貨量；海外方面，面向美國的業(yè)務(wù)表現(xiàn)出色，面向中國和歐洲的業(yè)務(wù)也實現(xiàn)復(fù)蘇。市場增長的因素包括：設(shè)備投資正在全球范圍擴大，此外，在之前勞動密集型產(chǎn)業(yè)較多的新興市場國家，作為人手不足對策，對機器人的需求也不斷增加。日本機器人工業(yè)協(xié)會認為，這種傾向在2017年也會持續(xù)，產(chǎn)值將刷新最高記錄，而此前的最高記錄為2006年創(chuàng)下的7303億日元。

工業(yè)機器人技術(shù)特點走勢

    從近幾年世界機器人推出的產(chǎn)品來看，工業(yè)機器人技術(shù)正在向正朝著模糊控制、智能化、通用化、標準化、模塊化、高精化、網(wǎng)絡(luò)化及自我完善和修復(fù)能力等方向進行研發(fā)。其發(fā)展趨勢主要為：結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化；控制技術(shù)的開放化、PC化和網(wǎng)絡(luò)化；伺服驅(qū)動技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術(shù)的實用化；工作環(huán)境設(shè)計的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。

    （1）模糊控制和智能化。模糊控制是利用模糊數(shù)學的基本思想和理論的控制方法。對于復(fù)雜的系統(tǒng)，由于變量太多，用傳統(tǒng)控制模型難以正確描述系統(tǒng)的動態(tài)，此時便可以用模糊數(shù)學來處理這些控制問題。未來機器人的特點在于其具有更高的智能。隨著計算機技術(shù)、模糊控制技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能工程技術(shù)等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機器人的工作能力將會突破性的提高及發(fā)展。

    （2）通用化、標準化、模塊化。工業(yè)機器人的組件及構(gòu)件實現(xiàn)通用化、標準化、模塊化是降低成本的重要途徑之一。

    （3）高精化。隨著制造業(yè)對機器人要求的提高，開發(fā)高精度工業(yè)機器人是必然的發(fā)展結(jié)果。

    （4）網(wǎng)絡(luò)化。目前應(yīng)用的機器人大多僅實現(xiàn)了簡單的網(wǎng)絡(luò)通訊和控制，如何使機器人由獨立的系統(tǒng)向群體系統(tǒng)發(fā)展，使遠距離操作監(jiān)控、維護及遙控是目前機器人研究中的熱點之一。

    （5）自我完善和修復(fù)能力。機器人應(yīng)該具有自我修復(fù)的能力，才能更好地避免因為突發(fā)狀況導(dǎo)致的生產(chǎn)停頓。當出現(xiàn)錯誤指令時應(yīng)該自己進行報警或調(diào)試；當元器件損壞時可以自我進行修復(fù)。

中國工業(yè)機器人市場最新發(fā)展

    2015年，中國工業(yè)機器人新增安裝量達6.7萬臺，同比增長17.54%。2016年安裝量為8.5萬臺，同比增長達到27%。據(jù)預(yù)計，2017年中國工業(yè)機器人銷量將達到10.2萬臺，未來五年（2017-2021）行業(yè)年均復(fù)合增長率約為19.8%，2021年中國工業(yè)機器人銷量將達到21萬臺（圖3）。

圖3中國工業(yè)機器人市場銷售量預(yù)測

    “十三五”期間，機器人是重點發(fā)展對象之一，國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)正面臨加速增長拐點。相對于服務(wù)機器人和商用機器人在國內(nèi)市場還處于探索期，工業(yè)機器人已經(jīng)有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)，目前正進入全面普及的階段。預(yù)計到2020年末，我國工業(yè)機器人產(chǎn)量將達到11.5萬臺（圖4）。我國自有品牌機器人也正在崛起，2014年，我國自主品牌工業(yè)機器人銷量達到1.7萬臺，較上年增長78%。2015年，自主品牌工業(yè)機器人銷量為22257臺，同比增長31.3%。然而，在高速成長的同時，我國工業(yè)機器人國產(chǎn)化率依然偏低，大部分市場份額仍掌握在外資企業(yè)手里。但同時，國產(chǎn)機器人產(chǎn)業(yè)核心部件空心化、應(yīng)用低端化、主流市場邊緣化“三化”風險須引起高度重視。

圖4中國機器人產(chǎn)量及預(yù)測

    2011-2014年，中國進口工業(yè)機器人數(shù)量總體呈上升趨勢，2014年中國進口機器人數(shù)量增長超過50%，但是2015年進口數(shù)量開始下滑，下滑近30%，2016年我國工業(yè)機器人進口數(shù)量略有增長，國產(chǎn)機器人出口數(shù)量持續(xù)提升。歷年來，日本一直是我國工業(yè)機器人第一大進口來源，2015年，中國進口的工業(yè)機器人中有68%來自日本，達到3.6萬臺。2016年，從日本進口的比例占到總進口量更是高達76%（圖5）。中國工業(yè)機器人出口地區(qū)主要集中在珠三角廣東和長三角上海、江蘇等地。

圖52016年不同國家地區(qū)工業(yè)機器人進口量統(tǒng)計（臺）

機器人核心部件發(fā)展現(xiàn)況

    工業(yè)機器人的三大核心零部件包括控制器、伺服電機、減速機，占到機器人成本的70%左右?？刂破魇菣C器人的大腦，用于發(fā)布和傳遞動作指令，其中又包括硬件和軟件兩部分：硬件就是工業(yè)控制板卡，如一些主控單元、信號處理部分等電路。按“十三五”規(guī)劃到2020年我國機器人保有量80萬臺，控制器價格1.5萬元計算，控制器的市場規(guī)模約為120140億元。

    作為機器人的“神經(jīng)中樞”，控制器的發(fā)展在于標準化和開放性。現(xiàn)有的一些機器人控制器封閉式構(gòu)造，帶來開放性差、軟件獨立性差、容錯性差、擴展性差、缺乏網(wǎng)絡(luò)功能等缺點，已不能適應(yīng)智能化和柔性化要求。開發(fā)模塊化、標準化機器人控制器，各個層次對用戶開放是機器人控制器的一個發(fā)展方向。

    當前，伺服電機市場的競爭相當激烈，伺服電機在機器人中用作執(zhí)行單元，是影響機器人工作性能的主要因素。伺服電機主要分為步進、交流和直流三類，機器人行業(yè)應(yīng)用最多的是交流伺服，約占65%左右。在成長空間上，伺服電機整體上受宏觀經(jīng)濟影響明顯，未來5年將進入穩(wěn)定發(fā)展，4軸和6軸的多關(guān)節(jié)機器人占比上升，將帶來機器人用伺服的高速增長，預(yù)計“十三五”規(guī)劃期內(nèi)，機器人伺服系統(tǒng)占比將升至第一位，市場規(guī)模約16億元。

    控制器和伺服系統(tǒng)關(guān)聯(lián)緊密，用戶選擇的排序分別是可靠穩(wěn)定性、價格、服務(wù)，從服務(wù)和性價比入手是企業(yè)突破的方向。但這需要對運動控制領(lǐng)域長期深入的研究，大量資金投入和長時間的市場驗證，對技術(shù)、資金、人才要求都較高。

    減速機用來精確控制機器人動作，傳輸更大的力矩。減速機又分為兩種，安裝在機座、大臂、肩膀等重負載位置的RV減速機和安裝在小臂、腕部或手部等輕負載位置的諧波減速機。目前RV減速機被日本納博特斯克壟斷，諧波減速機日本哈默納科占絕對優(yōu)勢。

    諧波減速機結(jié)構(gòu)相對簡單，僅有三個基本零部件，加上哈默納科的專利早已到期，國產(chǎn)諧波減速機跟國外相比差距不算大。RV減速機核心難點在于基礎(chǔ)工業(yè)和工藝。RV減速機是純機械的精密部件，材料、熱處理工藝和高精度加工機床缺一不可，要將200多個零部件組合在一起，精度要求苛刻，零部件之間的公差匹配需要多年經(jīng)驗積累。從市場規(guī)模來看，按2020年機器人保有量80萬臺，即增量約60萬臺計，一臺多關(guān)節(jié)工業(yè)機器人按軸數(shù)不同需要4-6個減速機，取中位數(shù)5個，則需要300萬個減速機，按單臺減速機4000元計算，則新裝市場規(guī)模約為120億元。

（注：本文數(shù)據(jù)資料均來自中國機器人網(wǎng)）