编者按：机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。近年来，我国机器人产业快速发展，即便受到疫情影响，依然稳坐世界最大机器人消费国地位。据国家统计局发布的工业生产数据显示，2021年11月份国内工业机器人产量达31,915套，同比增长27.9%；1～11月国内工业机器人产量为330,098套，同比增长49%。

国家“十四五”规划纲要明确指出，推动制造业优化升级，深入实施智能制造和绿色制造工程，培育先进制造业集群，推动包括机器人在内的高端制造产业创新发展。近年来，我国工业机器人领域核心共性技术与智能化水平快速提升，本体研发、系统集成、关键零部件生产得到充分发展，为制造业提质增效、换档升级提供了全新动能。

全球疫情持续蔓延在一定程度上限制了机器人下游应用市场需求，同时因为销售周期性变化和饱和度影响等问题，2019年、2020年全球工业机器人市场出现较大程度下滑。2021年，随着疫情逐渐被控制，全球经济呈现复苏趋势，更多人机协同的需求场景被发现激活，机器人产业迎来新的发展机遇。同时，得益于中国率先突破疫情封锁，打开市场需求，全球工业机器人市场销售额较2020年有所提升。

国际机器人联合会（IFR）发布最新数据显示，2021年，全球机器人市场规模预计将达到335.8亿美元，2016~2021年的平均增长率约为11.5%。其中，工业机器人144.9亿美元。随着疫情在全球范围内得到控制，机器人市场也将逐渐回暖，预计到2023年，全球机器人市场规模将突破477亿美元。

受制造业自动化改造需求影响，2020年中国、日本、美国、韩国和德国等主要国家工业机器人的年装机量合计超过全球72.9%。2021年全球工业机器人销售额预计将达到144.9亿美元，其中亚洲销售额95.6亿美元，欧洲销售额25.8亿美元，北美地区销售额达到16.7亿美元。预计到2023年，全球机器人市场将恢复疫情之前的增速状态，销售额将有望突破176亿美元，其中亚洲仍将是最大的销售市场。此外，全球制造业领域工业机器人使用密度已经达到113台/万人，机器换人趋势特征日益明显。

可控制性明显提升，人机协作不断深入

随着人工智能、大数据、5G、云计算等新一代信息技术的飞速发展，机器人能力边界持续拓展。在模块化应用、离散型场景、复杂的干扰环境、多发的不可控因素等变量叠加影响下，对机器人的要求不再局限于本体的灵活性和自动化，易控、智能、互联成为产品的重要发展方向，技术创新也围绕着安全的人机协同、人工智能和物联网等重点方向展开。

多项技术升级推动工业机器人产品可控性提升。工业机器人系统往往需要众多外围设备，例如工装夹具、传送带、焊接变位机、移动导轨等，这些配件与机器人本体之间的高效配合与精确协同成为工业机器人创新发展重要的发展方向。

作为“ 机电融合” 的代表产品， 机器人电子控制技术是协同各部分的关键。可编程逻辑控制器（Programmable LogicController，PLC）因其在扩展性和可靠性方面的优势，目前已广泛应用于工业机器人领域。此外，PLC 正向高速、大容量方向发展，通过物联网构建PLC、变频器、远程I/O 等外围设备与计算机的连接，可以构造出多级式分布系统，使得工业机器人更易控、更易协同。

例如，CC-Link是三菱电机推出的开放式现场总线系统，具有数据容量大，通信速度多级可选择的特性。CC-Link 是以控制设备层为主的网络设施，同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层，具有高达10Mb/s的高速数据传输能力，支持主站与本地站、智能设备站之间的瞬间通信，是营造机器人控制操作环境的有效网络设施，可广泛应用于工业机器人的现场通信。

协作型机器人成为工业机器人重要创新方向。在复杂的离散型场景中，人们需要机器人替代人工完成更精确、更繁琐的重复性劳动，安全的人机协作成为必然趋势。传统工业机器人需要在隔离环境中作业，相关人员不能对机器人进行灵活控制，面对程序之外的突发情况，也无法直接有效的进行人工干预，极大限制了工业机器人的应用效果和应用场景。随着物联网技术的广泛普及，机器人的生产力和可靠性大幅提升，催生了更加适应特殊制造业应用场景的协作机器人出现。

例如，发那科CR-35iA是当今世界上负载最大的协作机器人。该款机器人无需安全栅栏，人与机器人可共享某个区域进行作业，使工人摆脱了繁重重复的工作压力，从而可以专注于技巧性较强的工作，同时有效保证人员安全。目前，CR-35iA已经广泛应用于汽车行业、包装等行业。安川电机MotoMINI是一款工业用小型6轴机器人，负载重量为500g，最大伸展距离为350mm，重量约7kg，具有轻量、高速、高精度等三大特点。MotoMINI善于变换放置位置，可实现人机协同分担作业，广泛用于小型部件组装操作，以及电子电气零部件的装配等重要工艺环节。

多技术融合加强，企业纷纷布局协作机器人

近年来，技术发展催生了机器人应用方式的创新演进。随着物联网集成、边缘智能和虚拟现实等技术的利用，有望推动机器人产业应用方向出现根本性突破，优化其部署方式和产业结构。

行业龙头发力协作机器人。当前，制造业网络化、智能化发展趋势显著，离散型场景和安全的人机协作需求不断增加，下游市场应用需求催生了协作工业机器人等新兴产品的蓬勃发展，吸引机器人龙头企业纷纷落子。例如：

ABB公司推出新款协作机器人GoFa和SWIFTI，GoFa拥有5公斤负载和95厘米臂展，可用于物品搬运、包装和上螺丝等应用；SWIFTI根据ABB原有工业机器人型号进行改进升级，通过实时探测人与机器人的距离调整其工作速度，可确保不会对人造成伤害。

发那科公司推出协作机器人CRX-10iA，最大负载为10kg，可达半径1249毫米，具有高安全性、高可靠性、便捷使用等特点，针对小型部件的搬运、装配等应用需求，可为用户提供精准、灵活、安全的人机协作解决方案。

在协作机器人研发上，新松与国外品牌确保持着齐头并进的态势。早在2015年，新松的第一款协作机器人——柔性多关节机器人便已成功发布，这款柔性多关节机器人具有七自由度，具备快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能，重复定位精度达到+/-0.02mm，其技术达到国际先进水平。

机器人未来将发展成为一个开放、共融的平台，而协作机器人作为未来机器人重要的增长极，将有效融合AR、IoT、大数据、人工智能等创新技术，在人机交互、自主感知与决策等方面取得新的突破，协作机器人也将走出工厂，在更广阔的民用、医疗、养老等领域发挥重要作用，在更广的维度上影响着我们每一个人的生产和生活。

工业机器人自主化进程提速，应用领域不断拓展

目前，我国工业机器人研发以突破机器人关键核心技术为首要目标，政产学研用通力配合，不断提升减速器、控制器、伺服电机、操作系统等核心环节的国产替代率。随着核心零部件国产化率不断提升，逐步形成自主可控的全产业链生态。

苏州绿的公司已掌握谐波减速器多项核心技术，围绕抗磨新材料、润滑新技术、轴承优化、齿廓修形、独特材料处理等领域，拥有9项发明专利和72项实用新型专利。

秦川机床工具集团牵头承担国家科技重大专项“工业机器人关节减速生产线”课题，已研制出5种机器人关节减速器核心零件专用加工装备，形成年产10000套工业机器人关节减速器的能力。

我国工业机器人的传统应用领域包括汽车、3C、家电、金属加工、塑料加工、食品烟草饮料等行业。随着制造业产业升级和转型的不断深化，工业互联网建设节奏加快，智能工厂的方案设计、架构搭建、施工组织等方面经验日趋成熟，为工业机器人创造了良好的应用平台。

湖北华强科技股份有限公司与新松机器人公司合作完成新冠疫苗瓶装丁基胶塞智慧工厂的整体布局，实现生产、物流、仓储等全工艺环节的智能管控，达到物流智能化、生产自动化、产能最大化的发展目标。新松机器人公司为宁德时代新能源公司研发适用于电池生产环境下应用的AGV机器人，规划上千条运行轨迹，综合成运行地图由控制台计算出起始点与目标点间的最短路径，为电池生产线节省大量运输成本，显著提高生产效率。

格力生产的GR608工业机器人，具有重量轻、方便搭载等优势，可搭载在AGV上，无需地轨或桁架移动。GR608机器人提供通用的法兰接口，可以轻松应用在机器装载、去毛刺、研磨、一般装配、焊接、包装（封装）、码垛等多领域。此外，格力已完成机器人伺服电机及伺服驱动器的自主研发，其中伺服电机已达到国际同类产品领先水平。

当前，我国正处于制造业转型升级的历史机遇期，半导体、显示面板、智能消费电子终端、新能源等高端制造业产能稳步扩张，自动化、智能化、网络化制造趋势特征明显，催生了更加多元化的工业机器人研发与应用需求，将有力推动我国工业机器人整体装机量和人均使用密度的双增长，持续扩展市场容量，进一步加速我国机器人产业发展壮大。

本文根据《中国机器人产业发展报告（2021年）》整理

摘自《自动化博览》2021年12月刊