什么是工业机器人
机器人是最典型的机电一体化、数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。有专家预测，机器人产业会成为继汽车、计算机之后出现的新的大型高技术产业。
关于机器人分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。根据用途不同，可大致分为焊接机器人、搬运机器人、喷漆机器人、涂胶机器人、装配机器人、码垛机器人、切割机器人、自动牵引车（AGV）机器人、净室机器人等。根据应用领域的不同，目前我国的机器人主要有两种，即工业机器人和特种机器人，本文所讲的即是工业机器人。
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。
在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。
工业机器人的特点
工业机器人最显著的特点有以下几个：
（1）可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。
（2）拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。
（3）通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。
（4）工业机器技术涉及的学科相当广泛，归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都是微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。因此，机器人技术的发展必将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。
当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向发展。当前，对全球机器人技术的发展最有影响的国家是美国和日本。美国在工业机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位，而日本生产的工业机器人在数量、种类方面则居世界首位。
我国工业机器人的发展历程
我国工业机器人起步于20世纪70年代，与发达国家相比起步稍晚。其发展过程大致可分为三个阶段：70年代的萌芽期；80年代的开发期；90年代的实用化期。上世纪90年代末期，中国投资建立了9个机器人产业化基地和7个科研基地，包括沈阳自动化研究所的新松机器人公司、哈尔滨工业大学的博实自动化设备有限公司、北京机械工业自动化研究所机器人开发中心、海尔机器人公司等。我国工业机器人市场主要集中在航空航天、汽车、汽车零部件、摩托车、电器、工程机械、石油化工、电力等行业。
而今经过几十年的研制、生产和应用，中国机器人产业从无到有，由弱变强，实现了跨越式发展。目前我国已生产出部分机器人关键元器件，开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上；一批机器人技术的研究人才也涌现出来。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术；工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术；机器人软件的设计和编程技术；运动学和轨迹规划技术；弧焊、点焊及大型机器人自动生产线与周边配套设备的开发和制备技术等。某些关键技术已达到或接近世界水平。
虽然中国的工业机器人产业在不断的进步中，但和国际同行相比，差距依旧明显。中国的工业机器人应用数量仍然偏少，且主要依赖从日本、瑞典、德国、意大利、美国进口。其中，日本约占64%，欧洲约占36%。制造商主要有FANUC、Yaskawa、ABB、COMAU、KUKA和Staubli等。从市场占有率来说，无法相提并论。工业机器人很多核心技术，当前我们尚未掌握，这是影响我国机器人产业发展的一个重要瓶颈。
2014年我国将成为全球最大的机器人市场
据国际机器人联合会（IFR）统计， 过去的4-5年时间中，世界机器人行业得到了长足的发展，行业平均增长率为8%至9%。据IFR统计，2011年世界机器人的总产值为255亿美元，
2013年世界机器人行业还会持续增长。
目前，世界工业机器人装机总量已达到一百多万台，主要分布在日本、美国、德国等发达国家。以汽车制造业为例，每万名生产工人占有机器人的数量，日本为1710台，意大利为1600台，法国为1120台，西班牙为950台，美国为770台，中国还不到90台。如果考虑到制造业整体对机器人的需求，中国工业机器人市场潜力巨大。
去年全球机器人销量的70%集中在5个国家，即日本、中国、美国、韩国和德国，中国成为仅次于日本的全球第二大机器人市场。
据统计，2005年至2012年，中国工业机器人销量以年均25%以上的速度高速增长，成为全球增长最快的市场之一。这一增速自2008年之后呈现加快趋势，2011年全国工业机器人销售同比增速达到51%，可喜的是，国内工业机器人的成本则以每年4%的速度下降，这为扩展其应用打开了空间。据统计，2012年我国工业机器人新安装量达到2.7万台，仅次于日本。
随着中国劳动力成本上升、安全生产意识增强，特别是中国工业转型升级的需要，中国的工业机器人在未来的5-10年还将会有大的发展。在“十二五”期间，国家863项目、国家支撑计划重大项目、国际合作重大项目等多个项目都有涉及机器人项目。国内各个地区、省市也在大力投资机器人的产业建设。
据国际机器人联合会预测，到2014年中国将成为全球最大的机器人市场。到2015年，中国机器人市场需求量将达3.5万台，占全球总量的16.9%。专家表示，未来3年中国工业机器人市场复合增速可达30%。
国外产品占据七成市场份额
虽然我国机器人市场即将成为世界第一，但是这个市场却被国外产品把持。
据统计，2012年中国机器人市场销量占据前十位的以国外品牌为主。其中，发那科、安川、KUKA、ABB“四大家族”稳居前列，销售数量分别高达3900台、3850台、3470台、3200台。紧随其后的还有欧地希和松下，销售量分别为2000台和1600台。川崎、那智和现代三家厂商的销量均为1000台左右。
国外巨头把持七成以上市场份额的情况并不是毫无来由的。它们在工业机器人行业拥有40年以上的丰富经验，与此同时，作为典型的资金技术密集行业，国外企业的规模效应也必然带来效率。并且，国内企业在主机成本和可靠性品质上也不如国外品牌。以MTBF（平均无故障时间）为例，国内产品平均在8000小时，而国外同类产品可达数万小时，国外机器人巨头在零部件、集成商及工艺上的努力是长期的，必然相对国内企业有巨大的优势。
我国工业机器人产业未来发展前景
机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。国际电气电子工程师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向，机器人技术就是其中之一。
随着人力成本的增加，以机器人为主导的自动化设备越来越受欢迎。工业机器人是实现我国
制造业转型升级的强力技术手段。机器人可以改变人们未来的生产生活方式。可以断定，未来机器人会像手机、电脑一样，进入千家万户和社会各个领域。
现在以人为主导的生产模式，将来要变成以机器人为主导的制造模式。这虽然会减少一些传统就业岗位，但新的智能制造模式也会产生很多新的岗位。工业机器人是实现我国制造业转型升级的强力技术手段。
放眼世界，以“数字化智能制造”为核心的第三次工业革命浪潮已经到来，而这个革命的主角就是工业机器人。在中国人口红利减弱的背景下，中国工业化要创造新的竞争力必须进行变革，生产线上机器人的应用会越来越多。有专家预测，中国工业机器人几年内或将迎来井喷式发展，而非简单的线性增长。
在新兴产业和传统产业的转型过程中，机器人都扮演着“催化剂”的角色。在工程机械行业，机器人往往在生产线上进行着点焊、弧焊、喷漆、装配等工作，不仅能保证产品质量的稳定性，提高劳动生产效率，还能改善工人的工作条件和劳动强度。近年来，中国机械行业增速放缓，亟待升级转型，企业要想在激烈的竞争中抢夺更大的市场份额，摆脱产品的同质化竞争，必须加强生产线自动化水平，大力引进机器人将不可或缺。
尽管各大企业面临着转型升级的阵痛，但不少具备实力、具有长远眼光的企业已经在此阵痛中寻找到了新的出路。不少机械制造企业从上世纪90年代中期就开始应用焊接机器人和自动化焊接专机，近几年机器人自动化生产线也已经不断出现，并给用户带来显著效益。随着我国工业企业自动化水平的不断提高，机器人自动化生产线的市场也会越来越大，并且逐渐成为自动化生产线的主要方式。这些举措不仅使企业的生产效率得到了有效提高，也转变了员工的传统观念。
我国的机器人自动化生产线装备的市场尚处于起步阶段，而国内装备制造业正处于由传统装备向先进制造装备转型的时期，这就给机器人自动化生产线研究开发者带来巨大商机。据预测，目前中国仅汽车行业、电子和家电行业、烟草行业、新能源电池行业等，年需求此类自动化线就达300多条，产值约为60多亿元人民币。“十二五”期间，随着机器人产业在国内的快速发展及下游行业的驱动，未来对机器人的需求呈现出强劲的发展态势，如前所述，2014年中国即将成为全球最大的机器人市场。
巨大的市场需求也吸引国际机器人产业巨头纷纷在华建厂，全力拓展中国市场。中国机器人生产企业面临着机遇与挑战：一方面是巨大的市场空间；另一方面则是要与狼共舞，跟国际巨头短兵相接，争夺市场。
巨大的市场需求和复杂的竞争环境给我国的机器人产业带来了前所未有的机遇和挑战。在政策扶持和市场需求强劲的大背景下，如果能在发展中解决存在的问题，“中国制造”的机器人将走得更快、更远。■
