“十三五”期間，機(jī)器人是重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象之一，相對(duì)于服務(wù)機(jī)器人和商用機(jī)器人在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還處于探索期，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)，目前正進(jìn)入全面普及的階段。

全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)新裝機(jī)量及保有量

2016年，全球工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)到28萬(wàn)臺(tái)，據(jù)估計(jì)，2017年到2022年的復(fù)合年均增長(zhǎng)率（CAGR）將達(dá)到11.92%，到2017年，全球的工業(yè)機(jī)器人總銷量將達(dá)到30多萬(wàn)臺(tái)（如圖1所示），其中很大的市場(chǎng)需求來自于發(fā)展中國(guó)家的中小型企業(yè)。由于工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用可以降低勞動(dòng)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，加強(qiáng)工作場(chǎng)所的健康安全性，因此其市場(chǎng)將保持快速發(fā)展，預(yù)計(jì)全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)2022年將達(dá)到797.8億美元。

圖1全球工業(yè)機(jī)器人新裝機(jī)量發(fā)展預(yù)測(cè)

全球工業(yè)機(jī)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(jī)器人的保有量為166.4萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)12.37%。2016年市場(chǎng)保有量為185.61萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)11.4%。另外，中國(guó)以34.5萬(wàn)臺(tái)位居全球工業(yè)機(jī)器人保有量第一，保有量前十個(gè)國(guó)家及地區(qū)中還有日本、美國(guó)、韓國(guó)、德國(guó)、意大利、臺(tái)灣、泰國(guó)、西班牙、法國(guó)和英國(guó)。

圖2全球工業(yè)機(jī)器人保有量增長(zhǎng)圖

以日本市場(chǎng)為例，近期，日本機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2016年日本國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)值（會(huì)員企業(yè)和非會(huì)員企業(yè)合計(jì)）同比增長(zhǎng)3.3％，達(dá)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(guó)經(jīng)濟(jì)擴(kuò)張、制造業(yè)回歸和中國(guó)高漲的自動(dòng)化投資趨勢(shì)下，日本工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)值時(shí)隔9年突破了7000億日元，而2017年的目標(biāo)產(chǎn)值為7500億日元，預(yù)計(jì)將達(dá)到11年來的最高水平。

與此同時(shí)，2016年日本的機(jī)器人產(chǎn)量為17.4606萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)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(zhǎng)，持續(xù)保持高水平。2016年日本機(jī)器人的出貨總值同比增長(zhǎng)4.8％，為7160.22億日元。日本國(guó)內(nèi)方面，除了面向汽車產(chǎn)業(yè)的業(yè)績(jī)保持堅(jiān)挺外，顯示面板和半導(dǎo)體用機(jī)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(guó)的業(yè)務(wù)表現(xiàn)出色，面向中國(guó)和歐洲的業(yè)務(wù)也實(shí)現(xiàn)復(fù)蘇。市場(chǎng)增長(zhǎng)的因素包括：設(shè)備投資正在全球范圍擴(kuò)大，此外，在之前勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)較多的新興市場(chǎng)國(guó)家，作為人手不足對(duì)策，對(duì)機(jī)器人的需求也不斷增加。日本機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)認(rèn)為，這種傾向在2017年也會(huì)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(jī)器人技術(shù)特點(diǎn)走勢(shì)

從近幾年世界機(jī)器人推出的產(chǎn)品來看，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正在向正朝著模糊控制、智能化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行研發(fā)。其發(fā)展趨勢(shì)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(dòng)技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術(shù)的實(shí)用化；工作環(huán)境設(shè)計(jì)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(xué)的基本思想和理論的控制方法。對(duì)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(dòng)態(tài)，此時(shí)便可以用模糊數(shù)學(xué)來處理這些控制問題。未來機(jī)器人的特點(diǎn)在于其具有更高的智能。隨著計(jì)算機(jī)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(jī)器人的工作能力將會(huì)突破性的提高及發(fā)展。

（2）通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。工業(yè)機(jī)器人的組件及構(gòu)件實(shí)現(xiàn)通用化、標(biāo)準(zhǔn)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(duì)機(jī)器人要求的提高，開發(fā)高精度工業(yè)機(jī)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(jī)器人大多僅實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)通訊和控制，如何使機(jī)器人由獨(dú)立的系統(tǒng)向群體系統(tǒng)發(fā)展，使遠(yuǎn)距離操作監(jiān)控、維護(hù)及遙控是目前機(jī)器人研究中的熱點(diǎn)之一。

（5）自我完善和修復(fù)能力。機(jī)器人應(yīng)該具有自我修復(fù)的能力，才能更好地避免因?yàn)橥话l(fā)狀況導(dǎo)致的生產(chǎn)停頓。當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤指令時(shí)應(yīng)該自己進(jìn)行報(bào)警或調(diào)試；當(dāng)元器件損壞時(shí)可以自我進(jìn)行修復(fù)。

中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)最新發(fā)展

2015年，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人新增安裝量達(dá)6.7萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)17.54%。2016年安裝量為8.5萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)達(dá)到27%。據(jù)預(yù)計(jì)，2017年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量將達(dá)到10.2萬(wàn)臺(tái)，未來五年（2017-2021）行業(yè)年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為19.8%，2021年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量將達(dá)到21萬(wàn)臺(tái)（圖3）。

圖3中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷售量預(yù)測(cè)

 “十三五”期間，機(jī)器人是重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象之一，國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正面臨加速增長(zhǎng)拐點(diǎn)。相對(duì)于服務(wù)機(jī)器人和商用機(jī)器人在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還處于探索期，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)，目前正進(jìn)入全面普及的階段。預(yù)計(jì)到2020年末，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量將達(dá)到11.5萬(wàn)臺(tái)（圖4）。我國(guó)自有品牌機(jī)器人也正在崛起，2014年，我國(guó)自主品牌工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)到1.7萬(wàn)臺(tái)，較上年增長(zhǎng)78%。2015年，自主品牌工業(yè)機(jī)器人銷量為22257臺(tái)，同比增長(zhǎng)31.3%。然而，在高速成長(zhǎng)的同時(shí)，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)化率依然偏低，大部分市場(chǎng)份額仍掌握在外資企業(yè)手里。但同時(shí)，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)核心部件空心化、應(yīng)用低端化、主流市場(chǎng)邊緣化“三化”風(fēng)險(xiǎn)須引起高度重視。

圖4中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)量及預(yù)測(cè)

 2011-2014年，中國(guó)進(jìn)口工業(yè)機(jī)器人數(shù)量總體呈上升趨勢(shì)，2014年中國(guó)進(jìn)口機(jī)器人數(shù)量增長(zhǎng)超過50%，但是2015年進(jìn)口數(shù)量開始下滑，下滑近30%，2016年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)口數(shù)量略有增長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人出口數(shù)量持續(xù)提升。歷年來，日本一直是我國(guó)工業(yè)機(jī)器人第一大進(jìn)口來源，2015年，中國(guó)進(jìn)口的工業(yè)機(jī)器人中有68%來自日本，達(dá)到3.6萬(wàn)臺(tái)。2016年，從日本進(jìn)口的比例占到總進(jìn)口量更是高達(dá)76%（圖5）。中國(guó)工業(yè)機(jī)器人出口地區(qū)主要集中在珠三角廣東和長(zhǎng)三角上海、江蘇等地。

圖52016年不同國(guó)家地區(qū)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)口量統(tǒng)計(jì)（臺(tái)）

機(jī)器人核心部件發(fā)展現(xiàn)況

工業(yè)機(jī)器人的三大核心零部件包括控制器、伺服電機(jī)、減速機(jī)，占到機(jī)器人成本的70%左右。控制器是機(jī)器人的大腦，用于發(fā)布和傳遞動(dòng)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(hào)處理部分等電路。按“十三五”規(guī)劃到2020年我國(guó)機(jī)器人保有量80萬(wàn)臺(tái)，控制器價(jià)格1.5萬(wàn)元計(jì)算，控制器的市場(chǎng)規(guī)模約為120140億元。

作為機(jī)器人的“神經(jīng)中樞”，控制器的發(fā)展在于標(biāo)準(zhǔn)化和開放性。現(xiàn)有的一些機(jī)器人控制器封閉式構(gòu)造，帶來開放性差、軟件獨(dú)立性差、容錯(cuò)性差、擴(kuò)展性差、缺乏網(wǎng)絡(luò)功能等缺點(diǎn)，已不能適應(yīng)智能化和柔性化要求。開發(fā)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器人控制器，各個(gè)層次對(duì)用戶開放是機(jī)器人控制器的一個(gè)發(fā)展方向。

當(dāng)前，伺服電機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)相當(dāng)激烈，伺服電機(jī)在機(jī)器人中用作執(zhí)行單元，是影響機(jī)器人工作性能的主要因素。伺服電機(jī)主要分為步進(jìn)、交流和直流三類，機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用最多的是交流伺服，約占65%左右。在成長(zhǎng)空間上，伺服電機(jī)整體上受宏觀經(jīng)濟(jì)影響明顯，未來5年將進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展，4軸和6軸的多關(guān)節(jié)機(jī)器人占比上升，將帶來機(jī)器人用伺服的高速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)“十三五”規(guī)劃期內(nèi)，機(jī)器人伺服系統(tǒng)占比將升至第一位，市場(chǎng)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(jià)格、服務(wù)，從服務(wù)和性價(jià)比入手是企業(yè)突破的方向。但這需要對(duì)運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域長(zhǎng)期深入的研究，大量資金投入和長(zhǎng)時(shí)間的市場(chǎng)驗(yàn)證，對(duì)技術(shù)、資金、人才要求都較高。

減速機(jī)用來精確控制機(jī)器人動(dòng)作，傳輸更大的力矩。減速機(jī)又分為兩種，安裝在機(jī)座、大臂、肩膀等重負(fù)載位置的RV減速機(jī)和安裝在小臂、腕部或手部等輕負(fù)載位置的諧波減速機(jī)。目前RV減速機(jī)被日本納博特斯克壟斷，諧波減速機(jī)日本哈默納科占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

諧波減速機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，僅有三個(gè)基本零部件，加上哈默納科的專利早已到期，國(guó)產(chǎn)諧波減速機(jī)跟國(guó)外相比差距不算大。RV減速機(jī)核心難點(diǎn)在于基礎(chǔ)工業(yè)和工藝。RV減速機(jī)是純機(jī)械的精密部件，材料、熱處理工藝和高精度加工機(jī)床缺一不可，要將200多個(gè)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(yàn)積累。從市場(chǎng)規(guī)模來看，按2020年機(jī)器人保有量80萬(wàn)臺(tái)，即增量約60萬(wàn)臺(tái)計(jì)，一臺(tái)多關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人按軸數(shù)不同需要4-6個(gè)減速機(jī)，取中位數(shù)5個(gè)，則需要300萬(wàn)個(gè)減速機(jī)，按單臺(tái)減速機(jī)4000元計(jì)算，則新裝市場(chǎng)規(guī)模約為120億元。

（注：本文數(shù)據(jù)資料均來自中國(guó)機(jī)器人網(wǎng)）