陈根：工业之魂机器人，制造业的今日明珠

文/陈根

机械人，今世的产业之魂。

考查过近代产业制造的成长过程，便可以了解机械对加工制造业的意义之重。1784年，蒸汽机的诞天生为第一次产业反动的里程碑，由此发生了新一代的蒸汽动力引擎，带动了第一次产业反动。蒸汽动力引擎是连系了工、技、贸的“科技化+产业化”，奠基了产业时代成功的根本。

一样的，在明天，科技化与产业化的连系也会促进新一期间产业时代的成长。在以信息化、数字化为特征的新兴技术里，产业机械人的气力不成小觑——产业机械人饰演了怎样的脚色？产业机械人只是纯洁的技术吗？成长产业机械人，又需要面临几多应战？

产业机械人的最大进献

产业机械人是面向产业的多枢纽机械手或多自在度的机械装配，可以自动履行工作。作为依靠本身动力和控制才能来实现各类功用的一种机械，它可以接管人类批示，也可以依照预先编排的法式运转，还可以按照野生智能技术制定的原则纲领行动。

究竟上，从古至今，人类一向在研讨若何削减工作量的方式，只管使工作加倍方便快速又不失质量地高效完成。早在三千多年前的西周时代，我国就出现了能歌善舞的木偶，称为“倡者”，这能够也是天下上最早的“机械人”。

近代以来，陪伴着第一次、第二次产业反动，各类机械装配不竭被发现与利用，产业机械人呼之欲出。上世纪50、60年月，随着机构理论和伺服理论的成长，机械人进入了利用化阶段。1960年，美国AMF公司生产了柱坐标型Versatran机械人，可作点位和轨迹控制，成为天下上第一种用于产业生产的机械人。

上世纪70年月，随着计较机技术、现代控制技术、传感技术、野生智能技术的成长，产业机械人获得了敏捷成长。这段期间的机械人具有记忆、存储才能，按响应法式反复作业，但对四周情况根基没有感知与反应控制才能。这类机械人也被称作第一代机械人。

进入80年月，随着传感技术，包括视觉传感器、非视觉传感器（力觉、触觉、接近觉等）以及信息处置技术的成长，有感受的第二代机械人应技术而生。第二代机械人已经可以获得作业情况和作业工具的部分有关信息，停止一定的实时处置，指导机械人停止作业。

第三代机械人也就是今朝的“智能机械人”。智能机械人不但具有比第二代机械人加倍完善的情况感知才能，而且还具有逻辑思维、判定和决议才能，可按照作业要求与情况信息自立地停止工作。智能机械人是智能制造的重要组成部分，是实现智能生产和打造聪明工场的重要利器。

产业机械人是智能制造的关键一环。究其缘由，对于产业机械人来说，可以辅佐处理制造进程中的题目是首先要斟酌的。大概说，正如曩昔的任何一次产业革射中，机械对生产率的进步一样，产业机械人最大的进献是在于对制造业生产力的改良而不是机械人本身的获利。

究其缘由，产业机械人的智能部分可以以“代理”的方式来看——使命分派至控制系统的底层停止处置，加上传感器、视觉影象、逻辑控制与通讯配合合作而告竣底层级（或称为焦点层）的精简有用的控制系统。系统里众多的“代理”相互相同进而发生了一个群体智能。

这个群体智能可以利用在各类百般的生产活动中，可所以在分歧的单品生产线中，也可以在分歧的生产范围中，包括利用在一些柔性生产线上。将产业机械人利用到产业生产线上，不但可以进步生产效力，还可以改良工作情况，保证工人的生命平安，同时削减原材料的消耗，从泉源下降了产业本钱。

自德国首先于2011年提出以智能制造为焦点的“产业4.0”计谋以后，以智能化为标志的第四代产业反动就在全球范围内兴旺展开。其中，产业机械人作为产业化和信息化的完善连系，以其自然的数字化特征，买通了单个生产装备到全部生产收集的毗连，进而支持起第四次产业反动丰富多彩的利用处景。

假如说，曩昔二十年互联网的成长联通了我们每一小我，那末未来二十年产业互联网的成长将会联通每一台产业机械人，从而带来生产效力甚至生产方式的周全革新。

政策孵化，技术与需求共振

合肥产业大学机械工程学院院长訾斌在CAIRDC2021中国野生智能与机械人开辟者大会上暗示，“制造业是一个国产业业成长的基石，而机械人被誉为‘制造业皇冠顶真个明珠’，其研发、制造、利用是权衡一个国家创新才能与高端制造业水平的重要标志。”

当前，我国产业机械人成长风头正劲。产业和信息化部公布的《2020年1-12月机械人行业运转情况》显现，2020年累计生产产业机械人23.7万套，同比增加19.1%，创下我国产业机械人单年产量最高记载。中国制造向“中国智造”升级中，机械人正在饰演着越来越重要的脚色。

而且，国家统计局日前公布的消息也显现，2021年1-2月份，全国范围以上产业企业的产业机械人产量4.54万套，同比增加117.6%，创下历年同期新高。

产业机械人得以成长，底子上是由于技术进步范围效应带动产业机械人价格下降。产业机械人成长的早期阶段，高昂的价格一度是障碍众多中小企业购买装备、扶植智能化生产线的首要身分。而随着国产产业机械人带来的市场冲击，制造技术的进步和制造本钱的快速下降，产业机械人近几年价格显现明显的下降趋向。

以我国收支口价格和全球价格为例，我国进口机械人均价从2009年的3.00万美圆/台下降到2016年的1.68万美圆/台，复合年均增加率为-7.9%；出口均价从2011年的2.93万美圆/台下降到2016年的0.52万美圆/台，复合年均增加率为-29.3%；全球产业机械人均价从2009年的6.33万美圆/台下降到2016年的4.45万美圆/台，复合年均增加率为-4.9%。

此外，制造业方面，人力本钱正在不竭进步，对劳动麋集型产业形成明显冲击，企业为紧缩本钱转向更经济的生产形式，机械换人成为大势所趋。随着中国经济的高速成长，制造业从业职员年均人为从2009年的2.68万元增加至2017年的6.45万元，GAGR11.59%。

同时，适龄劳动听口下降，生齿盈利消失倒逼产业成长。从生齿结构上看，我国15-64岁生齿占比从2010年的74.50%的高点起头下降，到2017年仅为71.82%。从生齿自然增加率看，近15年低位稳定于5%左右。这意味着，未来我国适龄劳动听口占比仍将处于较低水平，对产业自动化成长发生迫切需求。

固然，产业机械人的高速成长也离不开政策的驱动。产业机械人在国内的成长最早可追溯到科技部的863项目。2006年2月，国务院印发了《国家中持久科学和技术成长计划纲领（2006-2020年）》，智能机械人初次被归入前沿技术中的先辈制造技术。以后随着2015年《中国制造2025》计谋出台并实施，各级地方政府积极推动地域计划政策落实，中国产业机械人产业也迎来了敏捷成长。

从制造到利用，仍需弥合差异

机械人替换野生生产是制造业重要的成长趋向，是实现智能制造的根本，也是未来实现产业自动化、数字化、智能化的保障。虽然当前我国产业机械人在制造和产业设备范畴的利用变化势头迅猛，但不管是从制造业方面还是利用方面来看，我国产业机械人与发财国家之间仍然存在较大差异。

从制造方面来看，产业机械人是沿着把自动化作为底层技术，再走向数字化、收集化、智能化成长的头绪，越往上走，越需要芯片、软件和算法的助力。而即使自2010年起我国的制造业产值就已跨越美国，范围成长水平较高，但质量效益并不高，照旧有很大的提升空间。

时下，发财国家的产业机械人制造已经进入到了智能阶段，而我国还处于入门阶段。据《第一财经》报道，国产产业机械人凭仗性价比、渠道等上风，已经占据了国内很多细分范畴的大部分市场，但在关键技术、材料、零部件等方面还是与国际的先辈水平有一定差异。

新安装的机械人中，有71%的零部件皆来历于国外，国产化率不敷30%。其中，在上游最重要的三大零部件——减速器、伺服机电和控制器中，国产化率别离约为30%、22%、35%，相对较低，在产物精度、稳定性等方面照旧存在很大长大空间。

同时，我国产业机械人同质化非常严重。现阶段，很多产业机械人品牌的产物在性能、表面、技术甚至是营销手段上都显现出相互模仿的现象，就连各个厂商研发产物的焦点技术和生产目标都是一样的。是以，纵观现在的产业机械人市场，几近没有什么表示突出、具有一定合作力的机械人产物。

在利用方面，发财国家的产业机械人已经有一套完整的装备利用在产业生产线上，而且在应用产业机械人方面已经非常熟练，甚至于不需要装备专门的产业机械人操纵职员，便可以使产业机械人完成其运转。可是，我国的产业机械人利用还需要装备专门的产业机械人技术操纵职员，来帮助完成操纵。

日本在十九世纪二十年月产业机械人就已经提高，但今朝为止，我国产业机械人的成长仍处于低级阶段，正面临着向高端改变，承接国际先辈制造，以及国际合作等严重应战。

产业机械人的不竭成长创新对从业职员提出了更高的要求，而该范畴的人材供需失衡的冲突正日益凸显。在制造方面，伺服机电、控制器、减速器成为制约中国产业机械人产业的首要瓶颈，而我国这方面的技术人材极为匮乏。在利用方面，响应操纵保护、系统安装调试、系统集成等产业机械人利用人材缺口很大。

产业机械人最大的进献就是在于对制造业生产力的改良而不是机械人本身的获利。随着控制、驱动和传感技术的进步，机械人可以处置的工作范围还在不竭扩大，其带来的改变将是久远而超越想像的。