國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，2012年，全球平均工業(yè)機(jī)器人使用密度（每萬(wàn)名產(chǎn)業(yè)工人擁有的機(jī)器人數(shù)量）為55臺(tái)。韓國(guó)每萬(wàn)名工人擁有347臺(tái)機(jī)器人，日本為332臺(tái)，而在中國(guó)，這一數(shù)字僅為21臺(tái)。

    差距意味著市場(chǎng)。從2002年開(kāi)始，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人年累計(jì)安裝量增長(zhǎng)速度幾乎都超過(guò)30%。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，從2002年的2152臺(tái)發(fā)展到2012年的96387臺(tái)，即便受金融危機(jī)影響的2009年，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人累計(jì)安裝量增長(zhǎng)率也達(dá)到17.38%。

    在珠三角地區(qū)更加突出。珠三角地區(qū)機(jī)器人使用的年增速已達(dá)到30%-60%，尤其在裝配、點(diǎn)膠、搬運(yùn)、焊接等工業(yè)領(lǐng)域，從2012年開(kāi)始加重電子制造自動(dòng)化板塊的拓展后，工業(yè)機(jī)器人廠商增長(zhǎng)非?？臁?/p>

    全球機(jī)器人2013年銷(xiāo)量的70%集中在4個(gè)國(guó)家，即日本、中國(guó)、美國(guó)和德國(guó)。按當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)際普遍預(yù)測(cè)今年，中國(guó)將成為第一大機(jī)器人需求市場(chǎng)。

    本期《伺服與運(yùn)動(dòng)控制》將對(duì)這幾個(gè)國(guó)家的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)。

德國(guó)：借助物聯(lián)網(wǎng)對(duì)下一代工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程管理
    2012年，德國(guó)推行了以“智能工廠”為重心的“工業(yè)4.0計(jì)劃”，依此計(jì)劃，通過(guò)智能人機(jī)交互傳感器，人類(lèi)可借助物聯(lián)網(wǎng)對(duì)下一代工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。這種機(jī)器人還將具備生產(chǎn)間隙的“網(wǎng)絡(luò)喚醒模式”，以解決使用中的高能耗問(wèn)題，促進(jìn)制造業(yè)的綠色升級(jí)。

    德國(guó)政府在20世紀(jì)70年代中后期便開(kāi)始推行一項(xiàng)名為“改善勞動(dòng)條件計(jì)劃”的政策，強(qiáng)制規(guī)定部分有危險(xiǎn)、有毒、有害的工作崗位必須以機(jī)器人來(lái)代替人工，以行政手段將機(jī)器人的應(yīng)用真正推向市場(chǎng)。

    從20世紀(jì)50年代到80年代，聯(lián)邦德國(guó)的經(jīng)濟(jì)始終保持在年均4.5%左右的適度增長(zhǎng)，穩(wěn)定性高于美國(guó)等工業(yè)國(guó)家；通貨膨脹率則穩(wěn)穩(wěn)地控制在3.7%左右，低于其他主要工業(yè)國(guó)。這在一定程度上為工業(yè)機(jī)器人的后續(xù)發(fā)展提供了土壤。

    1985年，德國(guó)政府提出了要向高級(jí)的、帶感覺(jué)的智能機(jī)器人領(lǐng)域進(jìn)軍的計(jì)劃。

    其后，機(jī)器人開(kāi)始進(jìn)入德國(guó)的各個(gè)產(chǎn)業(yè)。除了應(yīng)用于汽車(chē)、電子等技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)外，工業(yè)機(jī)器人還廣泛裝備于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。在德國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的過(guò)程中，機(jī)器人有效地降低了生產(chǎn)成本，并提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

    據(jù)德國(guó)《圖片報(bào)》報(bào)道，2012年，德國(guó)工業(yè)界每萬(wàn)人機(jī)器人擁有量為273臺(tái)，相當(dāng)于法國(guó)的兩倍多，是英國(guó)的4倍多。而國(guó)際機(jī)器人協(xié)會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2013年，機(jī)器人在德國(guó)的銷(xiāo)量比2012年提高了4%，超過(guò)了1.8萬(wàn)個(gè)。

    目前，機(jī)器人在德國(guó)制造業(yè)中的應(yīng)用率相對(duì)較高，每四個(gè)就業(yè)崗位就有一個(gè)工業(yè)機(jī)器人。德國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化模式的主要特點(diǎn)在于分工合作，即將具備一定智能化的機(jī)器人個(gè)體，通過(guò)數(shù)據(jù)交互從而實(shí)現(xiàn)高度智能化。

    按照設(shè)想，“工業(yè)4.0”連接的是生產(chǎn)設(shè)備，即生產(chǎn)的“一體化”。把不同的設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)交互連接到一起，讓工廠內(nèi)部，甚至工廠之間都能成為一個(gè)整體。實(shí)際上，這種“一體化”是為了“分散化”。在“工業(yè)4.0”中，工業(yè)生產(chǎn)將“由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變”，“分散化”后的生產(chǎn)將變得更加靈活。在這種模式下，不同的生產(chǎn)設(shè)備既能夠協(xié)作生產(chǎn)，又可以各自快速地對(duì)外部變化做出反應(yīng)。這完全是信息時(shí)代產(chǎn)生的大量個(gè)性化需求反映到生產(chǎn)端的結(jié)果，工業(yè)生產(chǎn)將告別上一個(gè)時(shí)代的標(biāo)準(zhǔn)化，走向個(gè)性化。

美國(guó)：應(yīng)用落后于理論
    2011年6月，奧巴馬宣布啟動(dòng)《先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃》，明確提出通過(guò)發(fā)展工業(yè)機(jī)器人提振美國(guó)制造業(yè)。根據(jù)計(jì)劃，美國(guó)將投資28億美元，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)基于移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的第三代智能機(jī)器人。

    如果按照機(jī)器人發(fā)明和生產(chǎn)的先后順序來(lái)算，美國(guó)是絕對(duì)的“老大哥”。

    早在上世紀(jì)50年代，美國(guó)科學(xué)家便提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并在1962年開(kāi)發(fā)出第一代工業(yè)機(jī)器人。

    不同于德國(guó)政府的積極與強(qiáng)勢(shì)，美國(guó)政府在發(fā)展機(jī)器人時(shí)極少采取行政手段以扶持。在1967年以后，美國(guó)遭遇了高失業(yè)率和通貨膨脹并存的尷尬局面，失業(yè)人數(shù)占美國(guó)人口總數(shù)10%左右。正因?yàn)榇?，第一代工業(yè)機(jī)器人并沒(méi)有立即投入廣泛使用。

    直到20世紀(jì)70年代末，大量使用工業(yè)機(jī)器人的日本汽車(chē)企業(yè)對(duì)美國(guó)構(gòu)成威脅，美國(guó)政府才取消了對(duì)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的限制，加緊制定促進(jìn)該技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的政策。此后，美國(guó)企業(yè)通過(guò)生產(chǎn)具備視覺(jué)、力覺(jué)等的第二代機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了市場(chǎng)占有率的較快增長(zhǎng)。但是，與德國(guó)注重實(shí)際應(yīng)用相反，美國(guó)發(fā)展工業(yè)機(jī)器人時(shí)將側(cè)重點(diǎn)放在了理論上面，導(dǎo)致的結(jié)果是既沒(méi)有擺脫“重理論、輕應(yīng)用”的問(wèn)題，也未能打破日本和歐洲的壟斷格局。

    相比德國(guó)高達(dá)25%的應(yīng)用比率，機(jī)器人在美國(guó)制造業(yè)中的應(yīng)用相對(duì)較低，僅為11%。2008-2013年間，機(jī)器人在美國(guó)的銷(xiāo)量以平均每年12%的速度增長(zhǎng)，僅2013年，美國(guó)的機(jī)器人裝機(jī)量就上升了6%，達(dá)到了將近24萬(wàn)個(gè)。不過(guò)，2013年美國(guó)工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)商的全球市場(chǎng)份額仍不足10%，且國(guó)內(nèi)新增裝機(jī)量大部分源于進(jìn)口。

    值得注意的是，迅速發(fā)展的智能工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)也吸引了諸多創(chuàng)新型企業(yè)。以谷歌為代表的美國(guó)互聯(lián)網(wǎng)公司也開(kāi)始進(jìn)軍機(jī)器人領(lǐng)域，試圖融合虛擬網(wǎng)絡(luò)能力和現(xiàn)實(shí)運(yùn)動(dòng)能力，推動(dòng)機(jī)器人的智能化。就在2013年，谷歌強(qiáng)勢(shì)收購(gòu)多家科技公司，已初步實(shí)現(xiàn)在視覺(jué)系統(tǒng)、強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)與手臂、人機(jī)交互、滾輪與移動(dòng)裝置等多個(gè)智能機(jī)器人關(guān)鍵領(lǐng)域的業(yè)務(wù)部署。

中國(guó)：核心技術(shù)成軟肋
    “校企合作”是目前中國(guó)機(jī)器人研發(fā)比較普遍的模式。整個(gè)研發(fā)過(guò)程需要兩到三年，不過(guò)收效明顯。和一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)機(jī)器人研發(fā)的軟肋仍在核心技術(shù)上。

    “一個(gè)原因是，沒(méi)有從基礎(chǔ)開(kāi)始研發(fā)。比如電機(jī)、減速器、數(shù)控技術(shù)，這些單元技術(shù)（基礎(chǔ)元器件）是制約我國(guó)機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)瓶頸，目前主要依賴(lài)進(jìn)口。就像手機(jī)一樣，攝像頭是國(guó)外的，GPS也是，核心技術(shù)都是國(guó)外的，利潤(rùn)都被別人拿走了。”北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所所長(zhǎng)畢樹(shù)生說(shuō)。相比之下，國(guó)外機(jī)器人發(fā)展的歷史較長(zhǎng)，技術(shù)積累雄厚，一些公司原來(lái)從事的就是伺服電機(jī)、減速器、數(shù)控系統(tǒng)等單元技術(shù)的研發(fā)。這些恰恰是機(jī)器人的關(guān)鍵，很容易應(yīng)用到機(jī)器人上。

    此外，政策支持和軟件差距也在一定程度上制約了機(jī)器人的發(fā)展。前者的作用不言而喻，但和機(jī)械本體相比，如何設(shè)計(jì)一個(gè)程序有效地控制機(jī)械也尤為重要。

    在日本，有相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的大學(xué)共計(jì)107所，相關(guān)研究所的總數(shù)達(dá)到293間。這一數(shù)字大大高于國(guó)內(nèi)的十?dāng)?shù)家機(jī)器人研究所（沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、上海交大機(jī)器人研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所、中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所、西安交大人工智能與機(jī)器人研究所、北航機(jī)器人研究所、北京理工大學(xué)智能機(jī)器人研究所、北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所、南京機(jī)器人研究院、機(jī)器人技術(shù)研究中心）。而且，中國(guó)的研究機(jī)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)中心相距甚遠(yuǎn)，在一定程度上，也導(dǎo)致了他們難以接上產(chǎn)業(yè)集群的地氣。

    從研究所出來(lái)的機(jī)器人新品，到生產(chǎn)線大規(guī)模應(yīng)用，還需經(jīng)歷“二次開(kāi)發(fā)”。

    這個(gè)“二次研發(fā)”的過(guò)程，理想情況下應(yīng)由企業(yè)完成。因?yàn)楦咝．a(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)不足，并不擅長(zhǎng)測(cè)試可靠性、安全性等重復(fù)性工作。相比之下，國(guó)際上一些大型機(jī)器人公司，如ABB、庫(kù)卡，都有上百人規(guī)模的研究院。其中美國(guó)的模式是由高校、研究所設(shè)立項(xiàng)目，政府擇其優(yōu)者進(jìn)行扶持，到了一定程度企業(yè)開(kāi)始介入繼續(xù)培育。有些企業(yè)會(huì)提前很多年資助高校的項(xiàng)目，積累的時(shí)間比較長(zhǎng)，土壤比較成熟。

    國(guó)際機(jī)器人技術(shù)聯(lián)合會(huì)（IFR）的數(shù)據(jù)顯示，盡管2013年中國(guó)共采購(gòu)了36560臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，首次超過(guò)日本成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)，但是領(lǐng)先的4家中國(guó)工業(yè)機(jī)器人制造商的產(chǎn)品，僅占中國(guó)市場(chǎng)5%的份額，而日本公司的產(chǎn)品，卻占據(jù)了中國(guó)市場(chǎng)一半的份額。

    在中國(guó)，近兩年對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)政策支持也逐步加碼：2012年3月至4月，科技部相繼發(fā)布《智能制造科技發(fā)展“十二五”專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》和《服務(wù)機(jī)器人科技發(fā)展“十二五”專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》。2012年7月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出要大力推進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、關(guān)鍵零部件等裝置的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。2013年12月30日，工業(yè)和信息化部正式下發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確，到2020年，形成較為完善的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系，培育3-5家具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)和8-10個(gè)配套產(chǎn)業(yè)集群；工業(yè)機(jī)器人行業(yè)和企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力明顯增強(qiáng)，高端產(chǎn)品市場(chǎng)占有率提高到45%以上，機(jī)器人密度達(dá)到100以上，基本滿(mǎn)足國(guó)防建設(shè)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要。

日本：工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)與應(yīng)用之最
    6月19日，日本首相安倍晉三先后視察了埼玉縣加須市的Glory公司工廠（一家鑄幣企業(yè)）和東京都內(nèi)的護(hù)理院。在隨后的記者采訪中安倍強(qiáng)調(diào)，將把機(jī)器人產(chǎn)業(yè)作為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)戰(zhàn)略的重要支柱，希望通過(guò)發(fā)掘機(jī)器人的可能性實(shí)現(xiàn)日本經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。

    日本目前仍然是使用工業(yè)機(jī)器人數(shù)量最多的國(guó)家。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年，日本擁有31萬(wàn)臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，居世界第一，中國(guó)擁有量約為9.6萬(wàn)臺(tái)。

    在日本，代表性的機(jī)器人企業(yè)不乏歷史悠久、技術(shù)積累雄厚的大公司。除了東芝、川崎重工、三菱重工等人們熟悉的大型工業(yè)企業(yè)外，還有一批以機(jī)器人制造聞名世界的企業(yè)。如世界最大的機(jī)器人制造商FANUC，人們經(jīng)常可以在電視新聞上看到該公司的焊接機(jī)器人，它們被用于多家日本汽車(chē)制造商的流水線上。另一個(gè)著名企業(yè)是1977年研制出全世界第一臺(tái)全電動(dòng)工業(yè)機(jī)器人的安川，其擁有超過(guò)30多年的工業(yè)機(jī)器人研究及投產(chǎn)歷史。安川是最早將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用到半導(dǎo)體生產(chǎn)領(lǐng)域的企業(yè)。

    據(jù)日本機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《21世紀(jì)日本機(jī)器人機(jī)器人產(chǎn)業(yè)》報(bào)告，由于優(yōu)質(zhì)的工業(yè)機(jī)器人具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，出口持續(xù)增加。2000年以后，出口已占日本工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的過(guò)半產(chǎn)量。

    盡管安倍提出機(jī)器人戰(zhàn)略，容易讓人以為日本是一個(gè)后發(fā)國(guó)家，但實(shí)際上在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)和研發(fā)領(lǐng)域，日本可以說(shuō)是絕對(duì)意義上的發(fā)達(dá)國(guó)家，甚至可以說(shuō)是第一機(jī)器人大國(guó)。

    1967年，日本川崎重工首先從美國(guó)引進(jìn)機(jī)器人及其技術(shù)，并于1968年試制出第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人“Unimate”。1980年，日本工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)值達(dá)700億日元，同比增長(zhǎng)185%，該年被產(chǎn)業(yè)界人士稱(chēng)為“工業(yè)機(jī)器人普及元年”。

    2008年，日本生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人有62%用于出口；而到2010年，這一比例上升至73%。據(jù)日本機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2013年日本工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)總額約為4000億日元，其中出口2800億日元。

    日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)和科研的發(fā)展，離不開(kāi)一系列政府法規(guī)的促進(jìn)。

    早在1971年，日本就頒布了《機(jī)電法》，規(guī)定了工業(yè)機(jī)器人制造業(yè)的應(yīng)用對(duì)象行業(yè)和種類(lèi)。1980年又先后制定了“財(cái)政投資融資租賃制度”和“中小企業(yè)設(shè)備現(xiàn)代化貸款制度和設(shè)備借款制度”，成立了日本機(jī)器人租賃公司（由機(jī)器人制造商和保險(xiǎn)公司共同出資），國(guó)家和地方政府也設(shè)立了專(zhuān)門(mén)的基金為企業(yè)提供設(shè)備貸款。1984年，制定了機(jī)電一體化稅制，1985年又制定了高技術(shù)稅制，讓機(jī)器人研發(fā)和應(yīng)用得到稅務(wù)優(yōu)惠。

    這一次，安倍希望日本機(jī)器人產(chǎn)值比現(xiàn)在增加3倍。他的計(jì)劃在日本獲得了多方面認(rèn)同。