劉蘭 邱磊 文雷

摘 要：工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平是國家制造業(yè)綜合實力的重要體現(xiàn)，現(xiàn)已成為國內(nèi)外高度重視的高新技術應用領域之一。本研究參考采用IFR、國家知識產(chǎn)權局、德溫特專利索引數(shù)據(jù)庫等各大組織和機構的公開數(shù)據(jù)，運用專利技術分析及產(chǎn)業(yè)地圖等技術預見方法，研究國內(nèi)外工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，并立足重慶工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展實際，描繪未來工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展地圖。

關鍵詞：工業(yè)機器人;重慶;產(chǎn)業(yè)地圖

中圖分類號：TP24? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1671-0037（2019）1-82-6

DOI：10.19345/j.cxkj.1671-0037.2019.01.014

1 引言

1987年，國際標準化組織（IS0）將工業(yè)機器人定義為一種具有自動控制的操作和移動功能，能夠完成各種作業(yè)的可編程操作機[1]。工業(yè)機器人主要由本體、伺服電機、減速器和控制系統(tǒng)四大部件組成，是集機械、計算機、電子、人工智能、傳感器、控制等多學科技術于一體的自動化裝備[2-4]。當前，世界主要發(fā)達國家都將工業(yè)機器人作為重點產(chǎn)業(yè)，形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，包括上游的減速器、伺服電機、控制器等核心零部件，中游的操作系統(tǒng)、傳感器等零部件以及下游的系統(tǒng)集成、軟件二次開發(fā)等[5]。

2 全球工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，全球工業(yè)機器人總量保持穩(wěn)定增長。據(jù)IFR預測，2018—2020年全球工業(yè)機器人市場將會保持15%的增速，全球保有量預計將達到305.3萬臺。目前，中國、韓國、日本、美國和德國為工業(yè)機器人前五大市場，銷售額占全球總銷售額的74%。

2.1 產(chǎn)業(yè)規(guī)模

全球機器人市場主要包括服務機器人、特種機器人和工業(yè)機器人，其中工業(yè)機器人的市場份額占比最大。2013—2017年，全球工業(yè)機器人銷量均保持兩位數(shù)增長，2017年達到38.05萬臺，同比增長29%，見圖1。

據(jù)IFR統(tǒng)計顯示，2017年全球工業(yè)機器人銷售額達到147億美元，見圖2。中國、日本、韓國、美國、德國等國對工業(yè)自動化改造的需求使得工業(yè)機器人市場銷售額大幅提升，五國的銷售額總計占全球銷售額的3/4。

2.2 全球領導廠商地理分布

通過對全球十大工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)領導廠商地理分布情況的分析可知，歐美和日本仍是全球領先廠商的集聚地。全球較大的工業(yè)機器人廠商為瑞士的ABB公司，日本的安川機電、川崎公司，德國的庫卡，意大利的柯馬以及美國的American Robot等，見圖3。

2.3 區(qū)域技術

工業(yè)機器人融合計算機、機械、材料、制造等各個領域的復雜技術[6]。在工業(yè)機器人的基礎研究方面，美國具有領先優(yōu)勢;在視覺和仿生方面，日本的技術遙遙領先;在智能機器人的研究和應用方面，德國處于世界領先地位。中國在機器人操作機的設計制作技術、運動學和軌跡規(guī)劃技術、控制系統(tǒng)硬軟件設計技術等方面已取得較大進展，但在工業(yè)機器人技術及其工程應用方面，與國外的差距仍較大[7]。

專利總量方面，日本、中國、韓國、德國、美國等五國在工業(yè)機器人領域的申請量占全球總量的80%。全球?qū)＠暾埧偭颗琶熬诺膰?，申請總量達28 305件，具體分布情況見表1。其中，日本以9 695件專利申請量占據(jù)第一位，占總量的34.3%，具有絕對的技術優(yōu)勢;中國以6 733件占據(jù)世界第二，占總量的23.79%;韓國、德國、美國均是起步早且工業(yè)機器人技術先進的國家，分別占12.42%、10.54%、7.45%。

3 中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

工業(yè)機器人在我國通常被定義成面向工業(yè)領域的多自由度機器人或者多關節(jié)機械手[8]。在工業(yè)領域的生產(chǎn)和加工過程中，可以通過自動控制工業(yè)機器人以代替人類執(zhí)行某些具有危險性、單調(diào)性和重復性的作業(yè)[9]。我國的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展時間較短，近年來國家層面加速布局，2017年7月，國務院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確提出了工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展路徑，為把工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)打造成具有國際競爭力的先導產(chǎn)業(yè)指明方向。

3.1 產(chǎn)業(yè)規(guī)模

目前，我國已成為全球最大的工業(yè)機器人應用市場，大約占世界機器人市場份額的1/3。據(jù)中國電子學會數(shù)據(jù)顯示，近年來我國工業(yè)機器人銷售額保持穩(wěn)定增長趨勢，2017年銷售額達42.2億美元，同比增長24.12%，見圖4。

3.2 廠商地理分布及分類

從廠商數(shù)量來看，工業(yè)機器人企業(yè)主要分布在東部沿海等發(fā)達省區(qū)市，廣東省、江蘇省、上海市三地的企業(yè)數(shù)量排名前三，分別有658家、512家和351家。重慶市有兩江、華數(shù)等71家公司，排名第15位，見表2。

3.3 區(qū)域分布

我國工業(yè)機器人已形成環(huán)渤海、長三角、珠三角和中西部四大產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。長三角地區(qū)工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早，實力雄厚。隨著外國企業(yè)在上海市、無錫市、昆山市和南京市的入駐，這些地區(qū)的工業(yè)機器人的發(fā)展水平相對較高。其中，安川、ABB、庫卡和發(fā)那科都在上海市建立了工廠。珠三角地區(qū)的控制系統(tǒng)具有優(yōu)勢，主要集中在廣州市、佛山市、深圳市、東莞市等地。廣州市數(shù)控系統(tǒng)是國內(nèi)領先的專業(yè)數(shù)控機系統(tǒng)供應商。數(shù)控系統(tǒng)的年產(chǎn)量占同類產(chǎn)品國內(nèi)市場份額的1/2。環(huán)渤海地區(qū)科研力量雄厚，龍頭企業(yè)牽引力明顯。以北京市、哈爾濱市和沈陽市為代表，具有較強的科研實力，集聚了沈陽自動化研究所、中國科學院自動化研究所、哈爾濱工業(yè)大學、北京航空航天大學等科研機構以及沈陽新松、哈爾濱工業(yè)大學機器人、哈博士等具有明顯牽引效應的龍頭企業(yè)。中西部地區(qū)的機器人產(chǎn)業(yè)起步較晚，但近年來在外部科技資源的幫助下，發(fā)展勢頭強勁[10]。

3.4 研發(fā)機構

我國工業(yè)機器人研發(fā)機構主要集中在北京市，其次是江蘇省。根據(jù)操作機專利、控制系統(tǒng)專利以及驅(qū)動系統(tǒng)專利來看，申請量最多的研發(fā)機構分別為清華大學、FANUC公司以及中科院沈陽自動化所。

4 重慶工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，重慶大力推動工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，專門成立了機器人協(xié)調(diào)領導辦公室，同時組建了由設計研發(fā)、加工制造、市場應用等各單位構成的行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟。目前，已集聚了300余家國內(nèi)外工業(yè)機器人制造和研發(fā)企業(yè)。

4.1 產(chǎn)業(yè)規(guī)模

據(jù)重慶市經(jīng)信委數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截至2017年，全市工業(yè)機器人產(chǎn)值規(guī)模達79.8億元，同比增長49.16%?，F(xiàn)已初步形成集研發(fā)、整機制造、系統(tǒng)集成、零部件配套生產(chǎn)、應用服務于一體的機器人全產(chǎn)業(yè)鏈體系，為擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模奠定了基礎。

4.2 產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境

重慶市作為國內(nèi)三大老工業(yè)基地之一，工業(yè)基礎雄厚，目前已成為全球最大的筆記本電腦產(chǎn)業(yè)集群和全國最大的汽車生產(chǎn)基地，其相關企業(yè)對工業(yè)機器人的需求旺盛。隨著軌道交通、生物醫(yī)藥、智能制造等產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展，工業(yè)機器人的發(fā)展?jié)摿⑦M一步被激發(fā)，市場發(fā)展前景巨大。

同時，重慶市政府高度重視工業(yè)機器人的發(fā)展，近年來在頂層設計層面加快部署。2013年出臺了《重慶市人民政府關于推進機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》，2017年提出《重慶市機器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展規(guī)劃（2015—2020年）》;同時成立了機器人協(xié)調(diào)領導辦公室，組建了由設計研發(fā)、加工制造、市場應用等各單位構成的行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟。健全的政策體系和相關措施，為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了保障和基礎。

4.3 產(chǎn)業(yè)布局情況

目前，重慶市已在兩江新區(qū)、永川區(qū)、璧山區(qū)等地形成了工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。兩江新區(qū)作為重慶機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心承接區(qū)域，現(xiàn)已初步形成了集機器人整機總成、關鍵部件制造區(qū)、標準檢測評定平臺、金融租賃支持平臺、展示互動體驗平臺等“1區(qū)5平臺”的產(chǎn)業(yè)基地。當前，集聚了100余家企業(yè)，計劃到2020年建成擁有100萬臺服務型機器人、10萬臺工業(yè)機器人、1 000萬臺特種機器人的中國智能產(chǎn)業(yè)高新區(qū)。永川區(qū)已集聚了固高科技、廣州數(shù)控、哈工大、德國埃馬克、陜西恒通3D打印等120家機器人及智能裝備制造企業(yè)。重慶威諾克公司已與德國AMTC、同濟大學中德學院、重慶大學聯(lián)合研制出雙Y軸發(fā)動機缸蓋（體）智能化生產(chǎn)線，生產(chǎn)出能夠連續(xù)生產(chǎn)、智能化、柔性化機器人，可基本替代進口機型和生產(chǎn)線。璧山主要聚焦特種機器人生產(chǎn)，目前已引進近30家相關企業(yè)，包括信鼎精密機械公司、朗正科技有限公司等主要研發(fā)和生產(chǎn)機器人“大腦”的公司。江津雙福新區(qū)已經(jīng)落戶機器人企業(yè)12家，年產(chǎn)值達2億元。預計2020年實現(xiàn)產(chǎn)值50億元。

4.4 產(chǎn)業(yè)研發(fā)技術情況

目前，已初步形成了以中科院重慶綠色智能研究院、重慶大學、西南大學、重慶郵電大學、重慶理工大學、重慶科學技術研究院等院所高校為核心的研發(fā)體系，并與市內(nèi)的龍頭企業(yè)開展產(chǎn)學研合作，進行工業(yè)機器人的研發(fā)設計，在機器人整機及關鍵零部件技術等方面取得重要突破，已可生產(chǎn)較為成熟的機器人產(chǎn)品。

此外，成立了重慶機器人學會，有力促進了全市的機器人技術和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展;引入了全國第3個國家機器人檢測評定中心，可對機器人的材料、機器人的關鍵零部件、機器人的本體進行全方位檢測;建立了重慶固高科技長江研究院、重慶兩江機器人融資租賃有限公司、重慶兩江機器人培訓及應用中心（學院）等公共服務平臺、創(chuàng)業(yè)孵化及應用推廣服務平臺，對于提升研發(fā)、培育、檢測、認證等方面的水平和市場競爭力具有極大的支撐作用。

5 對重慶工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議

總體而言，重慶市工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)基礎良好、市場規(guī)模較大、產(chǎn)業(yè)布局合理、產(chǎn)業(yè)政策完善、產(chǎn)業(yè)發(fā)展整體較好。但相較于環(huán)渤海、長三角、珠三角地區(qū)，在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、研發(fā)人員、企業(yè)數(shù)量、專利技術、園區(qū)建設、研發(fā)能力等方面仍存在較大差距[12]，還須借鑒發(fā)達地區(qū)發(fā)展經(jīng)驗，推動工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

5.1 構建戰(zhàn)略框架，制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖

結合產(chǎn)業(yè)發(fā)展實際，按照《重慶市機器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展規(guī)劃（2015—2020年）》等相關政策要求，將產(chǎn)業(yè)發(fā)展的近期目標和長期目標有機結合，確定產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心技術，并在此基礎上制定詳細的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖，明晰產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向[13]。

5.2 提升研發(fā)能力，建立產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新及開發(fā)體系

當前，重慶工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的整體研發(fā)能力較弱，研發(fā)投入低于環(huán)渤海、長三角、珠三角地區(qū)，還須加大產(chǎn)業(yè)研發(fā)投入力度，集中優(yōu)勢力量進行產(chǎn)品開發(fā)，將外部資源引進與內(nèi)部自主培育相結合，集聚研發(fā)機構和企業(yè)組織的合力，構建完整的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系，促進重慶工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

5.3 培育產(chǎn)業(yè)人才，加大人才引進力度

重慶涉及工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的技術人員數(shù)量較少，且綜合素質(zhì)和專業(yè)技能水平較低，尤其是從事機器人研發(fā)的高端人才緊缺。因此，需要大力培育產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關人才，鼓勵和支持高校開設與機器人制造相關的專業(yè)，培養(yǎng)使用、維護機器人的一線操作人才;抓好工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)高層次人才引進，通過長期聘用、校企合作、對口服務等形式，加大柔性引才力度，全方位集聚人才。

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