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推廣高檔數(shù)控機床和機器人應(yīng)具備哪些要素？
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《中國制造2025》明確提出將“高檔數(shù)控機床和機器人”作為大力推動的重點領(lǐng)域之一。突破機器人本體，減速器、伺服電機、控制器、傳感器與驅(qū)動器等關(guān)鍵零部件及系統(tǒng)集成設(shè)計制造技術(shù)等技術(shù)瓶頸�！� 一、以需求為導(dǎo)向，增強創(chuàng)新能力，擴大市場應(yīng)用 根據(jù)應(yīng)用環(huán)境不同，國際機器人聯(lián)合會（IFR）將機器人分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)機器人。工業(yè)機器人是在工業(yè)生產(chǎn)中使用的機器人的總稱，是現(xiàn)代制造業(yè)中重要的工廠自動化設(shè)備；服務(wù)機器人是服務(wù)于人類的非生產(chǎn)性機器人，服務(wù)機器人技術(shù)主要應(yīng)用于非結(jié)構(gòu)化環(huán)境，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，能夠根據(jù)自身的傳感器與通過通信，獲得外部環(huán)境的信息，從而進行決策，完成相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)。 中國已成為全球第一大工業(yè)機器人市場，潛力仍待挖掘 工業(yè)機器人主要是指面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器人，用于工業(yè)生產(chǎn)過程中的搬運、焊接、裝配、加工、涂裝、清潔生產(chǎn)等方面。2014年全球工業(yè)機器人銷量創(chuàng)下歷史新高，達到22.5萬臺，同比增長27%。市場增長的動力主要來自于亞洲地區(qū)，特別是中、韓兩國。 近年來，中國機器人市場需求快速增長，并已成為全球機器人重要市場。2014年，中國工業(yè)機器人銷量達到5.6萬臺，同比增長52%，再次成為全球最大工業(yè)機器人市場。用戶已從外商獨資企業(yè)、中外合資企業(yè)為主，向內(nèi)資企業(yè)、乃至中小企業(yè)發(fā)展。國內(nèi)沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)不少企業(yè)產(chǎn)品用來出口，對產(chǎn)品質(zhì)量要求高，越來越多的企業(yè)采用機器人代替產(chǎn)業(yè)工人。在珠三角地區(qū)，使用工業(yè)機器人的年均增長速度已達到30%，尤其在裝配、點膠、搬運、焊接等領(lǐng)域，已經(jīng)掀起了一股機器人使用熱潮。 雖然自2013年中國已經(jīng)是全球工業(yè)機器人最大市場，但制造業(yè)工業(yè)機器人密度仍然很低，2013年中國工業(yè)機器人密度僅為30臺/萬名產(chǎn)業(yè)工人，不足全球平均水平的一半，與工業(yè)自動化程度較高的韓國（437臺/萬名產(chǎn)業(yè)工人）、日本（323臺/萬名產(chǎn)業(yè)工人）和德國（282臺/萬名產(chǎn)業(yè)工人）相比差距更大。國內(nèi)工業(yè)機器人市場仍有巨大潛力。 我國作為制造業(yè)大國，在工業(yè)機器人應(yīng)用方面一直處于落后地位。除汽車行業(yè)外，量大面廣的一般制造業(yè)對機器人的應(yīng)用基本上處于自發(fā)、分散或零散的狀態(tài)。隨著我國工廠自動化的發(fā)展，工業(yè)機器人在其它工業(yè)行業(yè)中也將得到快速推廣，如電子、金屬制品、橡膠塑料、食品、建材、民爆、航空、醫(yī)藥設(shè)備等行業(yè)。 工業(yè)機器人的應(yīng)用程度是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。我國工業(yè)機器人的發(fā)展，應(yīng)圍繞加快我國智能制造的發(fā)展需求，協(xié)同機器人供需雙方，一方面提高我國機器人制造企業(yè)的創(chuàng)新能力，促進機器人標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化發(fā)展，降低使用成本，提升集成應(yīng)用水平，從而擴大市場應(yīng)用范圍；另一方面積極開展自主品牌機器人的應(yīng)用試點，抓好一批效果突出、帶動性強、關(guān)聯(lián)度高的典型應(yīng)用示范工程，以點帶面推動運用工業(yè)機器人來改造提升傳統(tǒng)制造業(yè)。 我國服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)以需求為導(dǎo)向，有重點地進行發(fā)展 服務(wù)機器人包括專用服務(wù)機器人和家用服務(wù)機器人，服務(wù)機器人的應(yīng)用范圍很廣，主要從事維護保養(yǎng)、修理、運輸、清洗、保安、救援、監(jiān)護以及醫(yī)療、養(yǎng)老、康復(fù)、助殘等工作。服務(wù)機器人是一種新型智能化裝備、一項戰(zhàn)略性高技術(shù)產(chǎn)品，在未來具有比工業(yè)機器人更大的市場空間。 全球服務(wù)機器人在近五年間呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢。根據(jù)國際機器人聯(lián)合會（IFR）的統(tǒng)計，2013年全球?qū)I(yè)服務(wù)機器人和個人/家用服務(wù)機器人的銷量分別達到2.1萬臺和400萬臺，市值分別為35.7億美元和17億美元，分別同比增長4%和28%。未來幾年，全球服務(wù)機器人的市場將繼續(xù)快速增長。隨著相互學(xué)習(xí)與共享知識云機器人技術(shù)獲得重大突破，小型家庭用輔助機器人大幅度降低生產(chǎn)成本，將在2020年之前形成至少累計416億美元的新興市場；另一方面雖然殘障輔助機器起步緩慢，但可預(yù)測未來20年會有高速增長。 目前國際上服務(wù)機器人的技術(shù)研發(fā)主要由美、日、中、德、韓五國主導(dǎo)。我國服務(wù)機器人的發(fā)展滯后于工業(yè)機器人，與日本、美國等國家相比，我國在服務(wù)機器人領(lǐng)域的研發(fā)起步較晚，與發(fā)達國家絕對差距還比較大。但相對于工業(yè)機器人而言，國內(nèi)外差距較小。服務(wù)機器人一般都要結(jié)合特定需求市場進行開發(fā)，本土企業(yè)更容易結(jié)合特定的環(huán)境和文化進行開發(fā)占據(jù)良好的市場定位，從而保持一定的競爭優(yōu)勢；另一方面，外國的服務(wù)機器人也屬于新興產(chǎn)業(yè)，大部分服務(wù)機器人公司成立的時間還比較短，因而我國的服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)面臨著較大的機遇和發(fā)展空間。 從發(fā)展趨勢來看，我國專業(yè)服務(wù)機器人有望先于個人/家用機器人實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，特別是醫(yī)療機器人、危險特殊環(huán)境巡檢探查機器人等。隨著我國進入老齡化社會，醫(yī)療、護理和康復(fù)的需求增加，同時由于人們對生活品質(zhì)追求的提高，將使個人/家用機器人在未來具有更為廣闊的市場空間。 二、突破技術(shù)瓶頸，提升產(chǎn)業(yè)化能力 機器人集現(xiàn)代制造技術(shù)、新型材料技術(shù)和信息控制技術(shù)為一體，是智能制造的代表性產(chǎn)品，其研發(fā)、制造、應(yīng)用成為衡量一個國家科技創(chuàng)新和制造業(yè)水平的重要標(biāo)志，引起了世界制造強國的高度重視。 我國機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可追溯到上世紀(jì)八十年代，當(dāng)時科技部將工業(yè)機器人列入了科技攻關(guān)計劃，原機械工業(yè)部牽頭組織了點焊、弧焊、噴漆、搬運等型號的工業(yè)機器人攻關(guān)，其他部委也積極立項支持，形成了中國工業(yè)機器人第一次高潮。其后，主要是由于市場需求的原因，機器人自主研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)歷了長期的停滯。2010年以后，我國機器人裝機容量逐年遞增，開始面向機器人全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。 機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展包括研發(fā)試驗、機器人本體和零部件產(chǎn)業(yè)化、系統(tǒng)集成技術(shù)、服務(wù)等，每一個環(huán)節(jié)都很重要。我國機器人產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展是一個任重道遠的過程，整體來看，目前中國大部分機器人企業(yè)集中在集成領(lǐng)域，加工組裝企業(yè)占多數(shù)。在核心及關(guān)鍵技術(shù)的原創(chuàng)性研究、高可靠性基礎(chǔ)功能部件、系統(tǒng)工藝應(yīng)用解決方案以及主機批量生產(chǎn)等方面，距發(fā)達國家還有相當(dāng)?shù)牟罹唷ｊP(guān)鍵部件方面，精密減速器、伺服電機及驅(qū)動器等關(guān)鍵部件大量依賴進口。雖然多年來國家對棧锝面也做了較大的投入支持，由于原來市場規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化程度不高，不足以帶動核心部件的發(fā)展，致使效果不理想。 由此可見，我國機器人技術(shù)實力不足制約了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，而規(guī)模較小也反過來制約了技術(shù)的發(fā)展，這些都影響了機器人產(chǎn)業(yè)化進程。若想提高國產(chǎn)機器人的市場競爭力，一方面要擴大國產(chǎn)機器人產(chǎn)量，提高國內(nèi)機器人企業(yè)的產(chǎn)能；另一方面，要推動國產(chǎn)機器人關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化，提高關(guān)鍵零部件生產(chǎn)能力，滿足國產(chǎn)機器人產(chǎn)能擴張的需要。 近兩年，國家對智能制造和機器人高度重視。工信部、發(fā)改委、科技部等多部門都在力推機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從頂層設(shè)計、財稅金融、示范應(yīng)用、人才培養(yǎng)等多個方面著手推進自主品牌機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，扶持政策愈來愈全面、細化。我國機器人產(chǎn)業(yè)路線圖以及機器人產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃相關(guān)工作也在穩(wěn)步推進。這對我國機器人企業(yè)突破技術(shù)瓶頸、提高產(chǎn)業(yè)化能力將起到極大的促進作用。 目前對于我國機器人產(chǎn)業(yè)而言，已經(jīng)不是重視或不重視的問題，而是以什么樣的眼光來看待這個產(chǎn)業(yè)，以什么樣的思維來培育和有序發(fā)展這個產(chǎn)業(yè)的問題。對于機器人產(chǎn)業(yè)的市場需求、技術(shù)創(chuàng)新模式、資金支持方式等多方面問題，各地政府對該產(chǎn)業(yè)的扶持政策都有望走向細化。 三、加快下一代機器人研發(fā)生產(chǎn)，搶占機器人技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的下一個制高點 隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)功能不同，機器人又被分為一般機器人和智能機器人。其中，一般機器人是指只具有一般編程能力和操作功能的機器人，目前我國生產(chǎn)的機器人大多數(shù)屬于這一類；智能機器人并沒有統(tǒng)一的定義，大多數(shù)專家認為智能機器人至少要具備以下幾大功能特征： 一是具備對不確定作業(yè)條件的適應(yīng)能力 二是具備復(fù)雜對象的靈活操作能力； 三是具備與人緊密協(xié)調(diào)合作的能力； 四是具備與人自然交互的能力 五是具備人機合作安全特征 無論是現(xiàn)代的工業(yè)機器人還是服務(wù)機器人，最終都將發(fā)展為具有學(xué)習(xí)能力的智慧型機器人。我們一般將智能機器人又稱為下一代機器人。隨著3D視覺感知/認知、力覺傳感器等技術(shù)的不斷進步和與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的深度融合，下一代機器人的智能化程度將進一步提高，對外界的感知能力將進一步增強，可以完成動態(tài)、復(fù)雜的作業(yè)使命，實現(xiàn)多機協(xié)同，并與人類協(xié)同作業(yè)。 為進一步搶占國際市場，提升制造業(yè)在全球的競爭性地位，各經(jīng)濟強國躍躍欲試，紛紛制定發(fā)展規(guī)劃，以圖搶占先進機器人技術(shù)的發(fā)展先機。目前，德國政府推行“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，構(gòu)建“智能工廠”，打造“智能生產(chǎn)”，其重點課題之一是人與機器、機器與機器之間的交互合作。美國2013年提出了“美國機器人發(fā)展路線圖”，將圍繞制造業(yè)攻克機器人的強適應(yīng)性和可重構(gòu)的裝配、仿人靈巧操作、基于模型的集成和供應(yīng)鏈的設(shè)計、自主導(dǎo)航、非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的感知、教育訓(xùn)練、機器人與人共事的本質(zhì)安全性等關(guān)鍵技術(shù)。2015年初，日本政府公布了《日本機器人新戰(zhàn)略》，并在其五年行動計劃中，明確提出要“研究開發(fā)下一代機器人中要實現(xiàn)的數(shù)據(jù)終端化、網(wǎng)絡(luò)化、云計算等技術(shù)”。韓國政府近年來陸續(xù)發(fā)布多項政策，旨在扶植第三代智能機器人的研發(fā)與應(yīng)用，2012年韓國公布的《機器人未來戰(zhàn)略戰(zhàn)網(wǎng)2022》，其政策焦點為支持韓國企業(yè)進軍國際市場，搶占智能機器人產(chǎn)業(yè)化的先機。在美、日、歐等技術(shù)強國的大力推進下，近5年來下一代機器人樣機、示范應(yīng)用、乃至實用系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。 從我國目前來看，下一代工業(yè)機器人需求市場尚未完全成熟，但具有戰(zhàn)略意義的共性技術(shù)研發(fā)、儲備又尤為迫切。當(dāng)前我國發(fā)展下一代機器人產(chǎn)業(yè)，應(yīng)首先注重夯實機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，著力推動現(xiàn)有機器人的產(chǎn)業(yè)化進程，加快自主品牌機器人在國內(nèi)市場的推廣應(yīng)用。探索新的技術(shù)研發(fā)模式，鼓勵科研院所與企業(yè)發(fā)揮各自優(yōu)勢，多方建立下一代工業(yè)機器人前沿、共性技術(shù)研發(fā)與儲備的國家級平臺，從中國的國情、需求出發(fā)，突破下一代機器人核心技術(shù)，研制出下一代機器人樣機系統(tǒng)、產(chǎn)品，并推進產(chǎn)業(yè)化進程，搶占下一代機器人國際制高點。對于應(yīng)用于不同領(lǐng)域的機器人產(chǎn)品，實施不同的發(fā)展戰(zhàn)略：一方面以企業(yè)為核心，以共性技術(shù)平臺為支撐，優(yōu)先發(fā)展下一代工業(yè)機器人，推進產(chǎn)需對接，搶占發(fā)展制高點；另一方面，以市場為導(dǎo)向，把握國內(nèi)需求特點，發(fā)展醫(yī)療、養(yǎng)老助殘等服務(wù)機器人和特駛稔役環(huán)境下作業(yè)的特種機器人。 |
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