國際標準化組織(International Organization for Standardization，ISO)對機器人的定義為“機器人是 一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能 機械手，這種機械手具有幾個軸，能夠借助于可編 程序操作處理各種材料、零件、工具和專用裝置， 以執行種種任務”。按照 ISO 定義，工業機器人 是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器 人，是自動執行工作的機器裝置，是靠自身動力和 控制能力來實現各種功能的一種機器；它接受人 類的指令后，將按照設定的程序執行運動路徑和作 業。工業機器人的典型應用包括焊接、噴涂、組裝、 采集和放置(例如包裝和碼垛等)、產品檢測和測試 等。

根據美國2013年3月發布機器人發展路線 圖，具有一定智能的可移動、可作業的設備與裝 備稱為機器人，如智能吸塵器(家電)、空中機器人(無 人機)、智能割草機(農機)、智能家家居(智能建筑與 家具)、谷歌移動車輛(無人車)等都被認為是機器人。

現代工業機器人的發展開始于 20 世紀中期， 依托計算機、自動化以及原子能的快速發展。為 了滿足大批量產品制造的迫切需求，并伴隨著相關 自動化技術的發展，數控機床于 1952 年誕生，同 時數控機床的控制系統、伺服電動機、減速器等關 鍵零部件為工業機器人的開發打下了堅實的基礎； 同時，在原子能等核輻射環境下的作業，迫切需要 特殊環境作業機械臂代替人進行放射性物質的操作 與處理，基于此種需求，1947 年美國阿爾貢研究所 研發了遙操作機械手，1948 年接著研制了機械式 的主從機械手。1954 年美國的戴沃爾對工業機器 人的概念進行了定義，并進行了專利申請。1962 年美國的 AMF 公司推出的“UNIMATE”，是工業 機器人較早的實用機型，其控制方式與數控機床 類似，但在外形上由類似于人的手和臂組成。1965 年，一種具有視覺傳感器并能對簡單積木進行識別、 定位的機器人系統在美國麻省理工大學研制完 成。1967 年機械手研究協會在日本成立，并召開 了首屆日本機器人學術會議。1970 年第一屆國際 工業機器人學術會議在美國舉行，促進了機器人相 關研究的發展。1970 年以后，工而機器人的研究得 到廣泛、較快的發展。

1967 年日本川崎重工業公司首先從美國引進 機器人及技術，建立生產廠房，并于 1968 年試制出 第一臺日本產通用機械手機器人。經過短暫的搖 籃階段，日本的工業機器人很快進入實用階段，并 由汽車業逐步擴大到制造業其他領域。1980 年被稱 為日本的“機器人普及元年”，日本開始在各個領域 推廣使用機器人，這大大緩解了市場勞動力嚴重短 缺的社會矛盾。1980—1990 年日本的工業機器人處 于鼎盛時期。20 世紀 90 年代，裝配與物流搬運 的工業機器人開始應用。

自從 20 世紀 60 年代以來，工業機器人在工業 發達國家越來越多的領域得到了應用，尤其是在汽 車生產線上得到了廣泛應用，并在在制造業中，如 毛坯制造(沖壓、壓鑄、鍛造等)、機械加工、焊接、 熱處理、表面涂覆、打磨拋光、上下料、裝配、檢 測及倉庫堆垛等作業中得到應用，提高了加工效率 與產品的一致性。作為先進制造業中典型的機電 一體化數字化裝備，工業機器人已經成為衡量一個 國家制造業水平和科技水平的重要標志。

從1960年開始，經過50年發展，工業機器人 產業化整機的世界規模100億～120億美元，年銷售 臺套16萬臺套，累計裝機量120萬～150萬臺套， 考慮相關軟件、零部件及系統集成應用整體規模在 300億～500億美元市場，近5年市場增長率10%。

我國工業機器人整機規模為30億～50億人民 幣市場，考慮相關軟件、零部件及系統集成應用整 體規模100億～300億人民幣市場，服務機器人剛 剛開始，龍頭企業3家～5家，規模在5億～10億， 相關小企業30家～50家左右，近3年市場增長率 20%～30%。

工業機器人作為高端制造裝備的重要組成部 分，技術附加值高，應用范圍廣，是我國先進制造 業的重要支撐技術和信息化社會的重要生產裝備， 將對未來生產和社會發展及增強軍事國防實力都具 有十分重要的意義，有望成為繼汽車、飛機、計算 機之后出現的又一戰略性新興產業。

世界各國工業機器人發展計劃。世界各國紛紛 將突破機器人技術、發展機器人產業擺在本國科技 發展的重要戰略地位。美國、日本、歐洲、韓國等 國家和地區都非常重視機器人技術與產業的發展， 將機器人產業作為戰略產業，紛紛制定其機器人國 家發展戰略規劃。

美國相關機器人發展計劃。美國機器人發展起 步早，其發展思路是立足于相關機器人核心技術實 現產業化，并提出了相關的工業機器人發展計 劃2011 年 6 月美國總統奧巴馬在卡耐基梅隆 大學講話中，提出“NRI 國家機器人發展計劃 (NASA，NSF，NIH)”，希望振興美國制造業 [30] 。 接著，美國在 2013 年 3 月提出了“美國機器人發展 發展路線圖”，將圍繞制造業攻克工業機器人的強適 應性和可重構的裝配、仿人靈巧操作、基于模型的 集成和供應鏈的設計、自主導航、非結構化環境的 感知、教育訓練、機器人與人共事的本質安全性等 關鍵技術。

日本相關工業機器人發展計劃。日本一貫將工 業機器人技術列入國家的發展計劃和重大項目，不 論在技術方面，還是在市場規模方面，日本稱得上 是“機器人大國”。日本提出了機器人路線圖，包含 三個領域，即“新世紀工業機器人”、“服務機器 人”和“特種機器人”，并從技術圖中的重要技術 明確其性能和技術指標，并提到創建和擴大機器人 的早期市場，縮短滿足多種需求的機器人的開發時 間、降低成本、擴大加入的企業。智能機器人技術 軟件計劃(2007—2011 年)資助 9700 萬人民幣，基本 機器人技術開放式創新改進傳統技術(2008—2010年)資助約 1 000 萬人民幣，先進機器人單元技 術戰略開發計劃(2006—2010 年)預算 5 447 萬人 民幣。

歐洲相關工業機器人發展計劃。歐盟第七研發 框架計劃(2007—2013 年)投入機器人研究經費達 6 億歐元，未來的研究計劃(2013—2020 年)對機器人 研究的經費投入將達到140億歐元，另外還提 出了 2002—2022 年歐洲機器人研究與應用的路線 圖。

韓國相關工業機器人發展計劃。韓國工業機器 人產業起步較晚，但發展速度較快。韓國于 20 世紀 80 年代末開始大力發展工業機器人技術，在政府的 資助和引導下，由現代重工集團牽頭，用了 10 年的 時間形成其工業機器人體系，目前韓國的汽車工業 大量應用其本國的機器人。韓國將機器人與互聯網 相結合，提出了“839”戰略計劃，其中智能機 器人是其提出的九項核心技術之一。韓國在 2003 年提出了“十大未來發展動力產業”計劃，2004 年 韓國信息通信部提出“IT839”計劃，及其“無 所不在的機器人伙伴”項目，2008 后每年 4 000 億 韓元(約合 22 億人民幣)；2009 年韓國政府提出 了“第一次智能型機器人基本計劃”，計劃在 2013 年以前投入 1 萬億韓元(約合 55 億人民幣)。

世界工業機器人的發展模式。世界各國的工業 機器人產業發展過程，分為三種不同的發展模式， 即日本模式、歐洲模式和美國模式。

日本模式為基于完善的工業機器人產業鏈分 工進行發展，日本機器人制造廠商以面向開發新型 工業機器人和批量化生產的機器人產品為發展目 標，并由應用工程集成公司針對不同行業的具體工 藝與需求，開展工業機器人生產線成套系統的集成 應用。

歐洲模式為用戶單位提供一攬子的系統集成 解決方案，工業機器人的生產、應用工藝的系統 設計與集成調試，均有工業機器人的制造商承擔和 完成。

美國模式為集成應用，在全球范圍內采購工業 機器人主機及成套設計的配套設備，由工程公司進 口，在進行集成生產線的設計、外圍設備的研發與 集成調試應用。

大力發展工業機器人的意義及未來空間。新一 輪工業革命呼喚著工業機器人產業的發展，市場激 烈競爭、小批量多品種客戶定制、勞動力成本不斷 上升、新技術突破進步對工業機器人存在著迫切的 需求。信息化、智能化、綠色化將是未來制造業的 重要發展方向，以工業機器人等為主體的技術與裝備將成為未來制造強國的重要標志，在促進我國智 能制造的發展，推動工業機器人產業化突破方面具 有重要的意義。

隨著我國勞動力成本的逐年增加，老齡化社會 的到來，可進行傳統加工制造業的一線工人將保 持逐年減少的趨勢，同時社會服務的成本將增加， 我國對工業機器人及自動化加工裝備的需求將逐步 增加。國際制造環境競爭的日益激烈，客戶可定制、 柔性加工制造、成本投入與效率提高、整合全球資 源逐漸成為制造業競爭力的核心要素。

因而，我國工業機器人的市場需求是剛性與持 續的，期望一個新時代到來，廠廠都有機器人。 工業機器人發展的臨界點已經到來，工業機器人發 展將是中國制造業歷史上一次機遇與革命。

2 國內外工業機器人技術與產業發展 現狀

2.1 國外工業機器人技術與產業發展現狀

自從 20 世紀 60 年代開始，經過近六十年的迅 速發展，隨著對產品加工精度要求的提高，關鍵工 藝生產環節逐步由工業機器人代替工人操作，再加 上各國對工人工作環境的嚴格要求，高危、有毒等 惡劣條件的工作逐漸由機器人進行替代作業，從而 增加了對工業機器人的市場需求。

在工業發達國家中，工業機器人及自動化生產 線成套裝備己成為高端裝備的重要組成部分及未來 發展趨勢，工業機器人已經廣泛應用于汽車及汽車 零部件制造業、機械加工行業、電子電氣行業、橡 膠及塑料工業、食品工業、物流、制造業等領域， 工業機器人在主要領域的年度供應量如圖 1 所示 (數據來源：IFR)。

歐洲、日本在工業機器人的研發與生產方面占 有優勢，其中知名的機器人公司包括 ABB、KUKA、 FANUC、YASKAWA 等，這四家機器人企業占據的 工業機器人市場份額達到 60%～80%。美國特種 機器人技術創新活躍，軍用、醫療與家政服務機器 人產業占有絕對優勢，占有智能服務機器人市場 60%。我國工業機器人需求迫切，以每年 25%～ 30%的速度增長，年需求量在 2 萬～3 萬臺套，國 產工業機器人產業化剛剛開始；在區域分布上，沿 海地區企業需求高于內地需求，民營企業對工業機 器人的需求高于國有企業的需求，各地政府及企業 提出了相關發展規劃將大力發展機器人產業。

在國外，工業機器人技術日趨成熟，已經成為 一種標準設備被工業界廣泛應用，相繼形成了一批 具有影響力的、著名的工業機器人公司，包括瑞 典的 ABB Robotics，日本的 FANUC、Yaskawa，德 國的 KUKA Roboter，美國的 Adept Technology、 American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics，意大利 COMAU，英國的 AutoTech Robotics，加拿大的 Jcd International Robotics，以色 列的 Robogroup Tek 公司，這些公司已經成為其所 在地區的支柱性產業。表1為國際上機器人技術水 平對比，從表 1 中可見，日本和歐盟的工業機器 人技術最為先進，日本是全球范圍內國內工業機器 人生產規模最大、應用最廣的國家，而隸屬于歐盟 組織的德國則名列全球第二；韓國在服務類機器人 上的發展較為優秀，而美國則側重于醫療和軍事機 器人等方面。

根據國際機器人聯合會(IFR)統計，國際工業機 器人市場從 2010 年開始增長。全球范圍內機器人的 發展，受到金融危機的影響，2009 年工業機器人比 2008 年下降了 0.5%。2010 年，全世界新安裝的工 業機器人數量逐步接近 2005—2008 年的高峰期，共 供應了 115 000 臺工業機器人，機器人制造商的營 業額總計 20 億歐元，同比增長 24%。

根據 IFR 預計，全球運行的工業機器人將從 2009 年的 103.1 萬臺提高到 2011 年的 105.7 萬臺， 增長 2.5%。到 2012 年，全球新安裝工業機器人將 達到 10.4 萬臺/年，全球工業機器人的銷量增長 趨勢圖如圖 2 所示(數據來源：IFR)。

我國2011年工業機器人銷售2.26萬臺，比2010 年增長了 51%，成為繼日本、韓國之后的全球第三 大工業機器人市場，全球工業機器人六大主要市場 數據如圖 3 所示(數據來源：IFR)。據 IFR 預測，到 2014 年，中國有望成為全球最大的機器人市場。

2.2 國內工業機器人技術與產業發展現狀

我國工業機器人面臨著歷史上難得的發展機 遇，包括政策紅利、經濟轉型升級等剛性需求的釋 放。制造業的轉型升級將推動我國高端制造裝備的 發展，我國制造業需要實現從“大”到“強”，同時 國內外經濟環境的變化將倒逼產業轉型升級，我國 制造業將從依靠廉價勞動力、破環資源與環境的粗 放式發展模式向依靠提高生產效率、環境友好型的 精細式發展模式進行轉變。工業機器人作為我國高 端裝備制造的基礎設備之一，是我國“十二五”發 展規劃中高端制造裝備戰略性新興產業的重要組成 部分，也是其他戰略性新興產業發展的重要基礎裝 備。隨著我國產業的逐步轉型升級，以工業機器人 為代表的智能裝備將實現爆發式增長。

長期以來，由于我國人口眾多、勞動力價格低 廉、生產技術水平相對落后，工業機器人的應用受 到了很大限制。但是，隨著工業機器人價格的降低 和性能指標的提高，我國人工成本的增加、工作環 境的改變和多元化的市場競爭，各企業面臨著重重 壓力。工業機器人及配套的自動化裝備作為一個快速成長中的新興產業，將對未來生產和社會發展發 揮著越來越重要的作用。

據統計，“十一五”期間，我國工業機器人的 需求量快速增長，市場規模數據如圖 4、圖 5 所示(數 據來源：IFR)。截止 2010 年，我國工業機器人擁 有量達到 4 萬臺以上，主要包括焊接、噴涂、注塑、 裝配、搬運、沖壓等各類機器人。

5 結論

我國制造業的發展正處于工業化發展過程中， 具有自動化、智能化、綠色化、網絡化、信息化的 發展趨勢，隨著市場的激烈競爭、勞動力成本的逐 漸上升，以及用戶對個性化、定制化的需求越來越 迫切，老齡化社會的加劇形成，一線產業工人減少 的趨勢不可逆轉，我國制造業普遍需要技術和設備 升級改造，以增強競爭力，提高經濟效益，因此， 我國工業機器人產業的發展空間巨大。

工業機器人不只有工業裝備的屬性，未來一定 會成為大眾產品。一旦進入到大眾生活之后，會像 互聯網一樣，成為一個國家經濟社會文化發展綜合載體，會形成龐大產業。在未來幾年中國機器人產 業將迎來爆發期，期望一個新時代到來。我國對工 業機器人及工作站、成套生產線的需求是剛性與持 續的，將迎接工業機器人發展的臨界點，工業機器 人發展將有力的支撐我國制造業的升級換代。

致謝：我國工業機器人發展得到了國家科技部 高新計劃發展及產業化司、科技部高技術發展研究 中心劉進長研究員、國家高技術研究發展計劃的先 進制造技術領域專家組的大力支持，同時我國的機 器人領域專家李澤湘、黃田、譚民、孫立寧、趙杰、 黃強、王耀南、劉成良、韓建達等同行也為這一基 礎裝備制造產業的發展貢獻自己的一份力量，在此， 作者表示深深的敬意。

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