機(jī)器人定義
在科技界,科學(xué)家會(huì)給每一個(gè)科技術(shù)語(yǔ)一個(gè)明確的定義,但機(jī)器人問(wèn)世已有幾十年,機(jī)器人的定義仍然仁者見仁,智者見智,沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的意見。原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展,新的機(jī)型,新的功能不斷涌現(xiàn)。根本原因主要是因?yàn)闄C(jī)器人涉及到了人的概念,成為一個(gè)難以回答的哲學(xué)問(wèn)題。就像機(jī)器人一詞最早誕生于科幻小說(shuō)之中一樣,人們對(duì)機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊,才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。 其實(shí)并不是人們不想給機(jī)器人一個(gè)完整的定義,自機(jī)器人誕生之日起人們就不斷地嘗試著說(shuō)明到底什么是機(jī)器人。但隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展和信息時(shí)代的到來(lái),機(jī)器人所涵蓋的內(nèi)容越來(lái)越豐富,機(jī)器人的定義也不斷充實(shí)和創(chuàng)新。
機(jī)器人的分類
家務(wù)型機(jī)器人:能幫助人們打理生活,做簡(jiǎn)單的家務(wù)活。 操作型機(jī)器人:能自動(dòng)控制,可重復(fù)編程,多功能,有幾個(gè)自由度,可固定或運(yùn)動(dòng),用于相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)中。 程控型機(jī)器人:按預(yù)先要求的順序及條件,依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作。 示教再現(xiàn)型機(jī)器人:通過(guò)引導(dǎo)或其它方式,先教會(huì)機(jī)器人動(dòng)作,輸入工作程序,機(jī)器人則自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。數(shù)控型機(jī)器人:不必使機(jī)器人動(dòng)作,通過(guò)數(shù)值、語(yǔ)言等對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教,機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。 感覺(jué)控制型機(jī)器人:利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作。 適應(yīng)控制型機(jī)器人:能適應(yīng)環(huán)境的變化,控制其自身的行動(dòng)。 學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人:能“體會(huì)”工作的經(jīng)驗(yàn),具有一定的學(xué)習(xí)功能,并將所“學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)用于工作中。 智能機(jī)器人:以人工智能決定其行動(dòng)的機(jī)器人。
我國(guó)的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā),將機(jī)器人分為兩大類,即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人,包括:服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種機(jī)器人中,有些分支發(fā)展很快,有獨(dú)立成體系的趨勢(shì),如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。目前,國(guó)際上的機(jī)器人學(xué)者,從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類:制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人,這和我國(guó)的分類是一致的。 空中機(jī)器人又叫無(wú)人機(jī)器,近年來(lái)在軍用機(jī)器人家族中,無(wú)人機(jī)是科研活動(dòng)最活躍、技術(shù)進(jìn)步最大、研究及采購(gòu)經(jīng)費(fèi)投入最多、實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)最豐富的領(lǐng)域。80多年來(lái),世界無(wú)人機(jī)的發(fā)展基本上是以美國(guó)為主線向前推進(jìn)的,無(wú)論從技術(shù)水平還是無(wú)人機(jī)的種類和數(shù)量來(lái)看,美國(guó)均居世界之首位。
工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用領(lǐng)域分析
目前,工業(yè)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于汽車及汽車零部件制造業(yè)、機(jī)械加工行業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)、食品工業(yè)、木材與家具制造業(yè)等領(lǐng)域中。在工業(yè)生產(chǎn)中,弧焊機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、分配機(jī)器人、裝配機(jī)器人、噴漆機(jī)器人及搬運(yùn)機(jī)器人等工業(yè)機(jī)器人都已被大量采用。
汽車制造業(yè)是工業(yè)機(jī)器人最大的應(yīng)用領(lǐng)域,對(duì)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的帶動(dòng)作用最強(qiáng)。在工業(yè)機(jī)器人全部的需求中,汽車行業(yè)的占比普遍在20%以上。除了汽車行業(yè),對(duì)機(jī)器人的需要大大提高的是電子行業(yè)。在亞洲應(yīng)用在電子行業(yè)的工業(yè)機(jī)器人,占了總數(shù)的30%以上,是工業(yè)機(jī)器人的最大用戶,這與全球范圍內(nèi)汽車工業(yè)是工業(yè)機(jī)器人的最大用戶有所不同。
工業(yè)機(jī)器人下游行業(yè)分析
目前,國(guó)際上的工業(yè)機(jī)器人公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國(guó)的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奧地利的IGM公司。工業(yè)機(jī)器人已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、工廠自動(dòng)化(FA)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動(dòng)工具。 我國(guó)工業(yè)機(jī)器人是從20世紀(jì)80年代開始起步,經(jīng)過(guò)二十年余年的努力,已經(jīng)形成了一些具有競(jìng)爭(zhēng)力的工業(yè)機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)。先后研發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機(jī)器人。近幾年,我國(guó)工業(yè)機(jī)器人及含工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)線相關(guān)產(chǎn)品的年產(chǎn)銷額已突破十億元。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)年需求量在3000臺(tái)左右,年銷售額在20億元以上。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)市場(chǎng)上工業(yè)機(jī)器人總共擁有量近萬(wàn)臺(tái),占全球總量的0.56%,其中完全國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人(行業(yè)內(nèi)規(guī)模比較大的前三家工業(yè)機(jī)器人企業(yè))行業(yè)集中度占30%左右,其余都是從日本、美國(guó)、瑞典、德國(guó)、意大利等20多個(gè)國(guó)家引進(jìn)的。國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人目前主要以國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用為主,年出口量為100臺(tái)左右,年出口額為0.2億以上。
工業(yè)機(jī)器人50%以上用在汽車領(lǐng)域,當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域主要有弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)、噴漆、檢測(cè)、碼垛、研磨拋光和激光加工等復(fù)雜作業(yè)。
目前,國(guó)際上工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在制造業(yè)應(yīng)用范圍越來(lái)越廣闊,現(xiàn)已從傳統(tǒng)制造業(yè)推廣到其他制造業(yè),進(jìn)而推廣到諸如采礦、建筑、農(nóng)業(yè)、災(zāi)難救援等各種非制造行業(yè)。但汽車工業(yè)仍是工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)了解,美國(guó)60%的工業(yè)機(jī)器人用于汽車生產(chǎn);全世界用于汽車工業(yè)的工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)達(dá)到總用量的37%,用于汽車零部件的工業(yè)機(jī)器人約占24%。
在我國(guó),工業(yè)機(jī)器人的最初應(yīng)用是在汽車和工程機(jī)械行業(yè),主要用于汽車及工程機(jī)械的噴涂及焊接。目前,由于機(jī)器人技術(shù)以及研發(fā)的落后,工業(yè)機(jī)器人還主要應(yīng)用在制造業(yè),非制造業(yè)使用的較少。據(jù)統(tǒng)計(jì),近幾年國(guó)內(nèi)廠家所生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人有超過(guò)一半是提供給汽車行業(yè)??梢?,汽車工業(yè)的發(fā)展是近幾年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人增長(zhǎng)的原動(dòng)力之一。
國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷售情況分析
工業(yè)機(jī)器人誕生于20世紀(jì)60年代,在20世紀(jì)90年代得到迅速發(fā)展,是最先產(chǎn)業(yè)化的機(jī)器人技術(shù)。它是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù),是當(dāng)代研究十分活躍、應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。 它的出現(xiàn)是為了適應(yīng)制造業(yè)規(guī)?;a(chǎn),解決單調(diào)、重復(fù)的體力勞動(dòng)和提高生產(chǎn)質(zhì)量而代替人工作業(yè)。 發(fā)達(dá)國(guó)家的使用經(jīng)驗(yàn)表明:使用工業(yè)機(jī)器人可以降低廢品率和產(chǎn)品成本,提高了機(jī)床的利用率,降低了工人誤操作帶來(lái)的殘次零件風(fēng)險(xiǎn)等,其帶來(lái)的一系列效益也是十分明顯的,例如減少人工用量、減少機(jī)床損耗、加快技術(shù)創(chuàng)新速度、提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等。機(jī)器人具有執(zhí)行各種任務(wù)特別是高危任務(wù)的能力,平均故障間隔期達(dá)60000小時(shí)以上,比傳統(tǒng)的自動(dòng)化工藝更加先進(jìn)。 目前,我國(guó)進(jìn)口的工業(yè)機(jī)器人主要來(lái)自日本,日本對(duì)華出口的機(jī)器人占我國(guó)進(jìn)口的工業(yè)機(jī)器人的一半,其他如歐洲品牌機(jī)器人,如ABB、KUKA、COMAU,占據(jù)市場(chǎng)的另一半。
隨著我國(guó)從勞動(dòng)密集型向現(xiàn)代化制造業(yè)方向發(fā)展,雖然機(jī)器人保有量達(dá)到一定的規(guī)模,但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然有不少差距。中國(guó)仍然是世界上相對(duì)比較落后的國(guó)家。面對(duì)中國(guó)這樣龐大的市場(chǎng),每一個(gè)機(jī)器人供應(yīng)商都有著非常大的用武之地。
2012年中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)持續(xù)擴(kuò)容,2015年有望全球最大
中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)繼續(xù)表現(xiàn)強(qiáng)勁,市場(chǎng)容量不斷擴(kuò)大。2010年,中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)銷量為14,980臺(tái),2011年達(dá)到22,577臺(tái),同比增長(zhǎng)50.7%。而據(jù)中國(guó)機(jī)器人網(wǎng)提供的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2012年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)到28,042臺(tái),同比增長(zhǎng)24.2%。預(yù)計(jì)到2015年,中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)需求總量將達(dá)35,000臺(tái),占全球比重16.9%,成為規(guī)模最大的市場(chǎng)(如圖1)。
圖1 2010年-2012年中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)銷量
2012年機(jī)器人銷量Top 10廠商,洋品牌依舊領(lǐng)先
在中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng),銷量占據(jù)前十位的仍以國(guó)外品牌為主。其中,發(fā)那科3,900臺(tái),安川3,850臺(tái),庫(kù)卡3,470臺(tái),ABB 3,200臺(tái),歐地希2,000臺(tái),松下1,600臺(tái),新松1,220臺(tái),川崎、那智和現(xiàn)代三家廠商的銷量均為1,000臺(tái)左右(如圖2)。
圖2 2012年機(jī)器人銷量TOP 10廠商
2009年-2012年工業(yè)機(jī)器人四巨頭銷量走勢(shì)
發(fā)那科、安川、庫(kù)卡和ABB被稱為在國(guó)際工業(yè)機(jī)器人行業(yè)四巨頭,2009年至2012年這四年間,這四家廠商在華銷量整體呈明顯上揚(yáng)趨勢(shì)。2012年其銷量總和達(dá)14,470臺(tái),占當(dāng)年中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)銷量的53.8%(如圖3)。
圖3 2009年-2012年工業(yè)機(jī)器人四巨頭在華銷量走勢(shì)
2012年本土品牌機(jī)器人銷量Top 5
去年國(guó)內(nèi)機(jī)器人市場(chǎng)表現(xiàn)最佳者為沈陽(yáng)新松機(jī)器人有限公司,銷量達(dá)1,220臺(tái),緊隨其后的依次為東莞啟帆400臺(tái),安徽埃夫特200臺(tái),上海沃迪200臺(tái),廣州數(shù)控170臺(tái)(如圖4)。
圖4 2012年本土品牌機(jī)器人銷量TOP 5
本土品牌與獨(dú)資/合資品牌機(jī)器人市場(chǎng)占有率對(duì)比
2012年本土品牌機(jī)器人銷量?jī)H為2,252臺(tái),而獨(dú)資及合資品牌銷量高達(dá)25,790臺(tái),市場(chǎng)占有率分別為8.7%和91.3%(如圖5)。
圖5 2012年本土品牌與獨(dú)資/合資品牌市場(chǎng)占有率對(duì)比
目前我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的狀況及趨勢(shì)分析
國(guó)家“十二五”規(guī)劃中將機(jī)器人及智能制造裝備產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一,工業(yè)和信息化部制定的《高端裝備制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中,將包括機(jī)器人在內(nèi)的智能裝備制造確定為發(fā)展重點(diǎn)。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將伴隨第三次工業(yè)革命的到來(lái)迎來(lái)黃金發(fā)展期,在引領(lǐng)傳統(tǒng)裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、促進(jìn)“中國(guó)制造”向“中國(guó)智造”邁進(jìn)中發(fā)揮重要作用。
機(jī)器人將重新定位工業(yè)革命
“中國(guó)以往‘人口紅利’的優(yōu)勢(shì)正在趨于消失,這將使中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)趨勢(shì)出現(xiàn)一些新的變化。隨著新一輪城市化浪潮的興起,勞動(dòng)力成本的提升不得不靠機(jī)器人來(lái)做補(bǔ)充。相關(guān)研究報(bào)告顯示,低端勞動(dòng)力短缺和勞動(dòng)力價(jià)格上漲是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力,尤其在生產(chǎn)節(jié)拍高的自動(dòng)化生產(chǎn)線和惡劣的環(huán)境中,機(jī)器人能提供穩(wěn)定的高效率與高質(zhì)量的產(chǎn)品。從機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在全球制造業(yè)重新布局中所扮演的角色,更能窺見一斑。美國(guó)政府在后金融危機(jī)時(shí)代鄭重提出“再工業(yè)化”,著力發(fā)展人工智能、機(jī)器人和數(shù)字化制造等組成的高端制造業(yè),搶占新一輪科技和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。
我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀喜憂參半
據(jù)了解,我國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)目前仍是外國(guó)品牌占主導(dǎo)地位。由于機(jī)器人在制造業(yè)中的重要戰(zhàn)略地位和未來(lái)其巨大的發(fā)展?jié)摿?,我?guó)多個(gè)省、市地區(qū)都把機(jī)器人作為重點(diǎn)支持發(fā)展產(chǎn)業(yè),將用機(jī)器人和信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)制造模式變革作為未來(lái)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)利器,從而搶占高端制造的制高點(diǎn)。2011年年底,重慶市提出“把重慶建設(shè)成機(jī)器人之都”的構(gòu)想,力爭(zhēng)到2015年,打造機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造等多種功能于一體的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基地。2012年3月,唐山市出臺(tái)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,計(jì)劃到2015年建成我國(guó)最大的、年產(chǎn)值超過(guò)200億元的機(jī)器人生產(chǎn)基地。同年10月,上海市提出將聚焦工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域,壯大發(fā)展機(jī)器人本體研發(fā)制造,使上海成為我國(guó)最大機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基地,至2015年達(dá)到200億元的規(guī)模。成都、杭州、常州、昆山、九江、晉城等全國(guó)近30個(gè)城市也相繼提出了打造機(jī)器人先進(jìn)產(chǎn)業(yè)基地的構(gòu)想,我國(guó)已建成和建設(shè)中的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園已達(dá)30個(gè)。以機(jī)器人+智能制造為核心的新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式正在全國(guó)展開,形成群起之勢(shì)。
核心部件亟待國(guó)產(chǎn)化
工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。機(jī)器人技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快,已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、自動(dòng)化工廠(FA)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動(dòng)化工具。
工業(yè)機(jī)器人的核心部件包括機(jī)器人本體、減速器、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)四部分,從成本構(gòu)成來(lái)看,四部分分別占22%、24%、36%和12%左右。
據(jù)相關(guān)人士介紹,在減速器和伺服電機(jī)等硬件方面,我國(guó)企業(yè)與國(guó)際巨頭的差距較大,國(guó)內(nèi)雖有伺服電機(jī)的技術(shù),但產(chǎn)業(yè)化能力不行,而減速機(jī)幾乎就沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化。
目前,75%精密減速機(jī)市場(chǎng)由兩家日本廠商壟斷,國(guó)際上主流廠家和國(guó)內(nèi)廠家均選用這兩家產(chǎn)品。RV減速機(jī)國(guó)內(nèi)尚未有成熟產(chǎn)品,諧波減速機(jī)國(guó)內(nèi)雖有蘇州綠的、中技克美等生產(chǎn),但輸入轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)精度等仍與進(jìn)口產(chǎn)品差距較大,距大規(guī)模市場(chǎng)化仍較遠(yuǎn)。
數(shù)據(jù)來(lái)源:中國(guó)機(jī)器人網(wǎng)數(shù)據(jù)研究中心
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