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我国工业机器人技术现状与产业化发展战略

胡楠 杨松林
摘要：食品加工业、汽车业、农业等生产领域都已研发出相应的机器人技术，并且实现了机器人工作，在很大程度上提高了行业生产效率，促进了行业经济的发展。本文主要介绍了我国工业机器人技术的现状等问题，仅供参考。
关键词：工业机器人；技术现状；发展
中图分类号：C35文献标识码： A
一、我国工业机器人产业发展情况
1、我国工业机器人产业现状
我国工业机器人研究起步于20世纪70年代，经过80年代技术攻关、90年代科研基地建设，进入新世纪后逐步开始产业化。国内一大批企业或自主研制或与科研院所合作，进入工业机器人研制和生产行列，同时，国内工业机器人市场开始迅速增长，逐渐培育出沈阳新松、广州数控、博实自动化等一批具有一定实力的工业机器人制造商。据统计，2005～2012年期间，中国工业机器人的销售量以年均25%左右的速度高速增长，是全球增长最快的市场。2012年中国工业机器人销量约为23 000台，较2011年增长2%。国际机器人联合会（IFR）估计2013年中国工业机器人销量将较2012年增长9%，约达25000台。预计2014～2016年中国工业机器人销量年均增长率将达15%，至2016年工业机器人销量将达38000台，如下图所示。预计到2015年，中国机器人市场需求总量将达35 000台，占全球比重16.9%，成为规模最大的市场。
但是，我国本土的工业机器人制造商毕竟刚刚起步，还不具备与国际巨头竞争的实力，2012年本土品牌机器人与独资及合资品牌机的国内市场占有率分别为8.7%和91.3%。
2、我国工业机器人产业存在的差距
由于我国工业机器人发展时间较短，积累有限，与发达国家相比，在技术研究和产业发展上都存在较大差距。首先，国产工业机器人在精度、速度等方面不如进口同类产品，特别是在相关核心技术上还没有取得应用的突破，很多核心部件仍由国外企业控制，如：高精度伺服电机、减速器、控制软件等，由于核心部件受制于人，使得国产工业机器人的成本难以降低，与进口工业机器人相比并无明显的价格优势，在市场竞争中处于被动地位；其次，国内工业机器人产业的资本和技术力量相对分散，产学研各自为战，难以形成合力。国内有近百家工业机器人厂商，但质量良莠不齐，都没有形成较大的规模，缺乏市场的品牌认知度；第三，国内工业机器人行业中还没有出现具有强大技术和资本引领实力的企业或区域，产业发展相对无序，尚未形成环节完备、衔接有序的集群发展态势。
二、机器人应用的现状
1、焊接
焊接作业是机器人的主要用途之一。现在，机器人能够轻而易举且经济地完成两类性质的焊接作业，即点焊和弧焊。点焊作业要求教会机器人一系列点，由于连接在一起的金属部件形状可能很不规则，常常需要有一只灵活的机械手腕。这只手腕使得焊接工具能准确的对准所要求的焊接点，焊枪不与部件的其它部分接触。一般，这些机器人所夹持的焊接工具都大而重，同时还要求机械手具有很大的活动范围。
弧焊这种焊接方式也为汽车工业所广泛应用，它经常用于焊接形状不规则的或较宽的焊缝。在这种情况下，通常选用为这一特殊的用途而专门设计的一种连续轨迹伺服控制的机器人，如果要焊的部件可以准确放置并固定，就可以预先将复杂的三维轨迹示教给机器人，不需要外接传感器。现在许多机器人在焊接工具前方装有一只位置传感器，它能提供焊接中有关轨迹不规则的信息，有的还配备传感器反馈装置。
2、喷漆
人不宜从事喷漆作业，因为可能发生火灾，雾状漆还会致癌，因此喷漆作业是机器人的特有用途。使用机器人的另一个优点是最终形成的涂层远比人所能干出的更加均匀。它能生产出优质产品，返修率低，节省大量的漆。用于此目的的机器人通常能完成直线和连续轨迹运动。一般由最优秀的喷气师给喷漆机器人编程，他的动作由一台或多台机器人模范出来。喷漆一般不需要外部传感器，但是待喷漆的零部件应准确地提供给机械手。
3、磨削
两块金属经电弧焊后，在焊缝处会出现焊珠。为了外观或满足功能需要，要进行磨削作业。这自然是机器人的一项任务，因为机械手可以使用电弧焊作业使用过的同样程序，只需要卸下焊接工具换上旋转式砂轮。
另一项磨削任务是在金属部件上进行的，这里将铸件的正确外观尺寸，使用连续轨迹编程的方法示教给机器人。砂轮随之磨掉任何要求之外的突出部分，对过大的铸件表面加以修饰。第三项磨削作业是打毛刺，将刚钻完的孔周围的无用材料磨掉，为了提高生产率，自动钻孔后要用机器人完成清理任务。
4、涉及旋转工具的其它用途
机器人还可以用于抛光、钻孔、仿形铣、上螺母和拧螺丝。钻孔和仿形铣两种作业，如不要求极高的精度，可采用点位或连续轨迹的预编程序。但是，在钻孔定位要求严格处需使用样板。这种加工的难点是，除非机器人的腕部有柔性，否则，无论是部件还是机器人本身所引起的任何一点不对准，都会损坏样板或使钻孔定位不准。利用柔性腕，这个问题已经解决，它能使钻头对准样板钻孔。
5、零部件装卸和传送
将零部件或物体从某一位置移到工作区的另一位置，是机器人的最常见的用途之一。通常包括“码放”和“卸货”两种作业形式。其它重要的零部件装卸用途，都涉及拾取半成品或未完工的零部件，并将其送至机床作最后加工，这种作业对人类不安全，而对机器人则可以轻松完成。
在金属加工中，一种常见的任务是热压加工。因为要求在加热的炉窑、冲压床、车床或摇臂钻床附近工作，这样的工作有危险。而机器人能耐高温环境，程序编好了就可以防止与其它加工工具碰撞。
三、关于我国工业机器人产业发展的建议
1、国家层面做好顶层设计，地方层面做好联动执行
工业机器人作为高端装备，属于国家重点发展的战略性新兴产业。国家应该就产业的引导、发展做好顶层规划，结合区域特点，统筹考虑产业布局。地方政府应该认真落实国家的产业规划，认真吸取光伏产业投资过热、重复建设、产能过剩的教训，在工业机器人的发展上切不可盲目追求大规模和大体量，要因地制宜，突出自身优势，做到有序分工、协同发展，建立全国联动、区域呼应的产业发展秩序。
2、做好核心关键零部件与技术攻关
核心关键技术缺失是我国制造业的共性问题。高性能交流伺服电机、高精密减速器、控制系统方面的巨大差距严重制约我国工业机器人产业的进一步发展。国家应该进一步加大在“三基”（基础零部件、基础工艺和基础材料）方面的科技投入，并且在成果推荐、奖项评选方面为高水平的单项技术、零部件开辟新空间，鼓励企业、科研机构做好核心关键技术攻关，为工业机器人的发展打通瓶颈。
3、立足国内，做好首台套新产品推广
要在政策上支持国产工业机器人的推广，认真研究建立国产工业机器人首台套研制与应用的风险补偿机制，分担企业创新和应用的市场风险，鼓励制造企业在新产品研制方面进一步加大投入，并鼓励下游企业采用国产机器人。同时，进一步推动“产、学、研、用”体系的建立，发挥市场主体作用，在工业机器人的研究、开发、生产、应用、投资方面形成良性循环。
结束语
工业机器人技术是先进制造技术的典型代表，技术发展日趋成熟。它的应用不仅能改善劳动条件，减轻操作者劳动强度，而且还能减少人工，提高生产和稳定产品质量。其具有的优势明显。在现今我国劳动力越来越短缺，人工成本不断上升的大环境下，工业机器人必将迅速发展，受到制造企业的青睐。工业机器人技术必将逐渐成为工厂自动化生产线的主要发展形式。
参考文献
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[4].浅析:国内工业机器人发展现状及策略[A].中国机械工业联合会、中国国际贸易促进委员会、欧亚经济论坛、四川省重大技术装备领导小组、陕西省振兴装备制造业领导小组、成都市人民政府、西安市人民政府.第五届数控机床与自动化技术专家论坛、第18届中国西部国际装备制造业博览会专刊[C].中国机械工业联合会、中国国际贸易促进委员会、欧亚经济论坛、四川省重大技术装备领导小组、陕西省振兴装备制造业领导小组、成都市人民政府、西安市人民政府:,2014:2.

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