德國總理默克爾今年在漢諾威工業(yè)博覽會上做了一次“驚險”嘗試：把食指大膽伸入ABB集團的雙臂機器人YuMi的機械鉗中。就在周圍人捏一把汗時，裝有攝像頭和傳感器的YuMi自動停止了動作。這款能處理手機及電腦上的精密部件，甚至可以穿針引線的工業(yè)機器人出自ABB中國研究院。

巨頭ABB在中國設(shè)立集團的全球機器人中心，正是看中兩點：一是中國目前是全球最大的機器人市場，二是中國有一大批相關(guān)領(lǐng)域的人才。面對中國制造2025的機遇，面對“眼尖手快”的國外企業(yè)的強勢競爭，中國該如何加速做好“工業(yè)機器人”這個創(chuàng)新必答題？

創(chuàng)新基礎(chǔ)不斷夯實

近年來，我國許多制造業(yè)企業(yè)紛紛啟動“機器換人”項目，積極布局機器人產(chǎn)業(yè)，順應(yīng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級

近日，我國機器人產(chǎn)業(yè)再添一支熟悉的新軍：美的集團股份有限公司與日本工業(yè)機器人制造巨頭安川電機宣布成立兩家機器人合資公司，其中的工業(yè)機器人合資公司計劃一年內(nèi)就量產(chǎn)1款六軸機器人產(chǎn)品。

不僅僅是美的，近年來，我國許多制造業(yè)企業(yè)紛紛啟動“機器換人”項目，開始積極布局機器人產(chǎn)業(yè)。更多企業(yè)將大門向機器人敞開，已不簡單地是應(yīng)對勞動力供給下降等挑戰(zhàn)的被動之選，而是順應(yīng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主動作為。

國家“863”計劃智能機器人主題專家組組長、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人研究所所長趙杰介紹，我國已是世界公認的制造業(yè)大國，勞動力成本不斷上升，人口紅利消失，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急，發(fā)展以工業(yè)機器人為核心的智能制造技術(shù)將成為必由之路。低機器人密度和高人力成本、勞動力結(jié)構(gòu)性短缺，使中國工業(yè)機器人市場擁有巨大潛力。

據(jù)國際機器人聯(lián)合會統(tǒng)計，全球2014年工業(yè)機器人銷量為22.5萬臺左右，增長27%，年銷售額約為95億美元，其中在亞洲的銷量占到三分之二。2014年中國市場的工業(yè)機器人銷量同比增長54%，達到5.6萬臺左右。然而，作為衡量一個國家自動化水平的重要標(biāo)準(zhǔn)，我國每萬名產(chǎn)業(yè)工人所擁有的工業(yè)機器人數(shù)量仍然遠低于發(fā)達國家。以我國1億制造業(yè)產(chǎn)業(yè)工人總數(shù)計算，預(yù)計到2020年，達到目前世界發(fā)達國家機器人裝機密度中等水平，我國需增加機器人裝機量130萬臺；到2030年，達到目前世界發(fā)達國家機器人裝機密度先進水平，我國需增加機器人裝機量250萬臺。

我國工業(yè)機器人的研究和制造始于20世紀(jì)70年代。在“十五”、“十一五”攻關(guān)計劃和863計劃等科技計劃的支持下，我國工業(yè)機器人在技術(shù)攻關(guān)和設(shè)計水平上有了長足進步。國內(nèi)很多研究機構(gòu)和大學(xué)開展了大量工作，在機構(gòu)、驅(qū)動和控制等方面取得了豐富成果，為國內(nèi)工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

加速技術(shù)攻關(guān)的同時，我國也積極支持機器人產(chǎn)業(yè)化基地的建設(shè)。沈陽新松、廣州數(shù)控、哈爾濱博實等企業(yè)在工業(yè)機器人本體生產(chǎn)制造和系統(tǒng)集成方面不斷發(fā)展壯大，開發(fā)出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機器人。我國也初步形成了工業(yè)機器人伺服電機、減速器、伺服驅(qū)動器、控制器等核心零部件產(chǎn)業(yè)鏈。

在沈陽新松機器人自動化股份有限公司的“數(shù)字化無人工廠”里，只要工程師輸入指令，機器人就會有條不紊地完成搬運、傳輸、裝配、檢測等各環(huán)節(jié)生產(chǎn)任務(wù)。這條國內(nèi)首條用“機器人”生產(chǎn)“機器人”的數(shù)字化生產(chǎn)線，年產(chǎn)能達到5000臺。

多重挑戰(zhàn)不容低估

國外機器人巨頭搶占我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點，國內(nèi)重復(fù)建設(shè)、產(chǎn)能過剩、創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化率不高等都制約著我國工業(yè)機器人自主品牌的發(fā)展

近些年，全球各地都在加速布局工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)。

美國的先進制造伙伴計劃，明確提出建立美國在新一代機器人方面的領(lǐng)先地位，重點研發(fā)新一代與人緊密協(xié)作的機器人，提升產(chǎn)業(yè)工人、健康保健從業(yè)者、手術(shù)醫(yī)生以及宇航員完成困難任務(wù)的能力。

日本在2014年《新經(jīng)濟增長戰(zhàn)略》中把機器人產(chǎn)業(yè)作為本國經(jīng)濟增長的重要支柱，通過擴大機器人應(yīng)用領(lǐng)域、設(shè)立“實現(xiàn)機器人革命會議”、出臺放寬限制的政策等，促進機器人使用。日本制定了到2020年制造業(yè)機器人使用量增加2倍、市場規(guī)模達到2.85萬億日元的目標(biāo)。

歐盟啟動了全球最大民用機器人研發(fā)計劃——“SPARC”，計劃到2020年投入28億歐元，創(chuàng)造24萬個就業(yè)崗位，目標(biāo)是將歐洲機器人產(chǎn)業(yè)占全球總產(chǎn)值比重由2014年的35%提升到2020年的42%。該計劃將有200多家公司、1.2萬研發(fā)人員參與，包含機器人在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。

在積極布局本國的同時，這些工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)達的國家和地區(qū)也紛紛把中國市場看作了“決勝未來的戰(zhàn)場”。國外機器人龍頭企業(yè)已不再滿足于將我國作為產(chǎn)品銷售和技術(shù)服務(wù)市場，而是開始在我國建立生產(chǎn)基地，憑借已有的技術(shù)優(yōu)勢，搶占產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點。這無疑進一步壓縮了我國工業(yè)機器人自主品牌發(fā)展的市場空間。

目前，我國新增工業(yè)機器人中超過70%依賴進口，國內(nèi)市場高端機器人應(yīng)用領(lǐng)域幾乎被國外品牌機器人壟斷。據(jù)國家“863”計劃智能機器人專題專家組成員、中科院沈陽自動化所研究員韓建達介紹，高精密減速器、伺服電機、伺服驅(qū)動是機器人的核心關(guān)鍵部件，占到機器人總成本的一半以上。這些部件目前主要從日本、美國和歐洲進口，不僅售價在我國大多為原產(chǎn)地售價的兩倍以上，而且部分高性能等級產(chǎn)品甚至對中國禁售。如果高性能器件依賴進口的問題不能盡早解決，我國的機器人產(chǎn)業(yè)將長期受制于人。

挑戰(zhàn)不僅僅來自國外巨頭。據(jù)不完全統(tǒng)計，當(dāng)前我國機器人相關(guān)企業(yè)超過400家，產(chǎn)業(yè)園區(qū)超過30家，大量企業(yè)蜂擁而上，各地區(qū)重復(fù)支持和建設(shè)，出現(xiàn)了同質(zhì)化現(xiàn)象，存在產(chǎn)能過剩和惡性競爭的風(fēng)險，難以培育出具有國際競爭力的工業(yè)機器人骨干企業(yè)。

同時，我國工業(yè)機器人從基礎(chǔ)原創(chuàng)性成果到研發(fā)產(chǎn)品之間斷層嚴(yán)重，造成大量研究成果束之高閣，成果轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)業(yè)化率不高，嚴(yán)重制約了我國機器人與自動化裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。此外，機器人產(chǎn)業(yè)所需創(chuàng)新型多層次人才體系不健全，也影響了我國工業(yè)機器人創(chuàng)新。

整合發(fā)展拓寬新路

面對綜合實力上的系統(tǒng)性差距，中國機器人企業(yè)要更加重視資源、技術(shù)整合，走出一條新路子

在沈陽新松機器人自動化股份有限公司總裁曲道奎看來，我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)已不再是簡單的技術(shù)挑戰(zhàn)，而是綜合實力上的系統(tǒng)性差距。中國突然爆發(fā)的機器人市場需求壓縮了中國企業(yè)的成長時間和機會，讓我國本土企業(yè)幾乎在一夜之間就要直接面對國際巨頭的競爭。因此，中國機器人企業(yè)不能僅僅依靠自己滾動式發(fā)展，而要更加重視資源、技術(shù)整合，走出一條新路子。

整合發(fā)展，做好工業(yè)機器人這個創(chuàng)新“必答題”，需要從頂層設(shè)計、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、政策協(xié)同等方面持續(xù)努力。科技部相關(guān)負責(zé)人分析說，我國機器人發(fā)展應(yīng)做好頂層設(shè)計，深入開展系統(tǒng)策劃。從市場導(dǎo)向的系統(tǒng)集成及產(chǎn)業(yè)發(fā)展著手，促進機器人與大數(shù)據(jù)、移動通信等跨領(lǐng)域技術(shù)融合，力促創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、資金鏈相匹配。同時，應(yīng)該結(jié)合我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點和特殊需求，選擇國外企業(yè)涉足不深、我國經(jīng)濟社會發(fā)展又迫切需要的行業(yè)，大力推廣國產(chǎn)機器人系統(tǒng)。

在促進關(guān)鍵技術(shù)突破與產(chǎn)品研發(fā)上，應(yīng)該充分利用信息技術(shù)與機器人產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的契機，加強新型機器人整機集成技術(shù)能力。驅(qū)動器、電機、伺服系統(tǒng)、減速器等關(guān)鍵部件的發(fā)展要在繼續(xù)支持攻關(guān)的基礎(chǔ)上，充分利用國際資源，通過并購合作的方式，實現(xiàn)關(guān)鍵零部件產(chǎn)品的升級跨越，以支撐機器人整機發(fā)展。同時，應(yīng)該加大對智能控制、導(dǎo)航定位、移動通訊、大數(shù)據(jù)、人機交互等核心關(guān)鍵技術(shù)研究的支持力度。

整合資源還需要繼續(xù)強化區(qū)域特色，培育產(chǎn)業(yè)集群。我國應(yīng)更加注重發(fā)揮中小企業(yè)力量，調(diào)動行業(yè)和地方的積極性和主動性，結(jié)合行業(yè)、區(qū)域的產(chǎn)業(yè)特色，合理布局機器人重大應(yīng)用示范和產(chǎn)業(yè)化項目，強化產(chǎn)業(yè)鏈配套和區(qū)域分工合作。在各地高新區(qū)培育具有區(qū)域特色的機器人創(chuàng)新型龍頭企業(yè)，形成若干各具特色的產(chǎn)業(yè)集群，著力開拓市場應(yīng)用。

此外，我們還應(yīng)積極推動科技政策與經(jīng)濟、金融政策相銜接。在科技政策方面，進一步加大科研投入，創(chuàng)新商業(yè)服務(wù)模式，在注重機器人產(chǎn)品自身研發(fā)的同時，更加注重機器人與現(xiàn)代信息、通訊、機械、控制技術(shù)的緊密結(jié)合。加強與經(jīng)濟政策的銜接，研究相關(guān)優(yōu)惠政策，降低企業(yè)創(chuàng)新成本，鼓勵使用國產(chǎn)機器人并給予適當(dāng)補貼。同時，引導(dǎo)政府資金與民間資本向機器人產(chǎn)業(yè)傾斜。

今年6月，東莞出臺《東莞市工業(yè)機器人智能裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2015-2020年）》，提出到2020年，力爭全市工業(yè)機器人智能裝備產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達到700億元，打造成珠三角乃至全國獨具特色的工業(yè)機器人智能裝備產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)和智能制造示范城市。東莞的積極探索再次凸顯了我國工業(yè)機器人整合發(fā)展的后勁。中國工業(yè)機器人創(chuàng)新的黃金時代已經(jīng)到來。

讓機器人“眼”明“腦”快

傳統(tǒng)的機器人需要人事前進行編程,而新一代工業(yè)機器人的核心特征是智能化。科研團隊逐漸將工業(yè)機器人研發(fā)重點由基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)向應(yīng)用開發(fā)轉(zhuǎn)變，使工業(yè)機器人更加智能化，具有更強的感知能力、更好的機敏性，并且可以自主執(zhí)行任務(wù)

要實現(xiàn)工業(yè)機器人智能化，就必須讓機器人擁有明亮的“雙眸”和靈活的“大腦”。為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，中科院自動化所高技術(shù)創(chuàng)新中心主任原魁研究員率領(lǐng)團隊潛心攻關(guān)，長期專注于智能機器人關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用，在高性能嵌入式機器人視覺系統(tǒng)、視覺導(dǎo)引AGV技術(shù)、工業(yè)機器人自動編程技術(shù)等方面取得了突出的創(chuàng)新成效。

他們開發(fā)的高性能嵌入式機器人視覺系統(tǒng)能夠在FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）上實現(xiàn)80多種圖像處理算法，處理速度遠高于普通視覺系統(tǒng)，還能以100幀/秒以上的高速進行圖像采集，具有功耗低、尺寸小、通用性好的特點。原魁介紹說，將這一視覺系統(tǒng)應(yīng)用于各種工業(yè)機器人系統(tǒng)，可以提高工業(yè)機器人的智能水平，使機器人可以完成自動搬運、不良品檢測等傳統(tǒng)的工業(yè)機器人難以完成的任務(wù)。作為高性能機器人視覺系統(tǒng)的另外一種應(yīng)用，原魁團隊還將工業(yè)機器人安裝在一臺AGV（自動導(dǎo)引運輸車）上，使機器人可以自動完成冰箱、洗衣機等家電產(chǎn)品門的開閉工作，為家電產(chǎn)品的測試提供了一種新的技術(shù)途徑。

他們開發(fā)的工業(yè)機器人自動編程方法，改變了工業(yè)機器人需要通過專業(yè)技術(shù)人員花2天時間人工示教才能“領(lǐng)會”工作的繁瑣，而是能讓機器人根據(jù)普通技術(shù)人員的預(yù)定方案在30分鐘內(nèi)自動生成指令。這種自動編程方法讓工業(yè)機器人能夠自動處理碰撞等危險情況，還能根據(jù)情況靈活修改生成指令。

原魁團隊將突破的這些關(guān)鍵技術(shù)集成應(yīng)用在了一種大型裝備的自動噴涂機器人系統(tǒng)中。與人工涂裝相比，這種機器人在自動噴涂過程中，通過快速生成三維模型、自動生成程序、實時檢測誤差、自動修正軌跡指令等，減少了噴涂時間、提高了工作效率，讓工人們避免承受勞動強度大、危害身體健康的負擔(dān)。

面對不俗的創(chuàng)新成績，原魁團隊依然保持著冷靜和客觀的心態(tài)。“與國外同行相比，我國的機器人研究還有一些差距。我國每年從國外進口電機等器械部件就要花費近1000億元。要縮小差距，我們就必須加速創(chuàng)新，讓自己擁有更多的核心技術(shù)，同時還要降低開發(fā)及應(yīng)用的成本，這也是我們團隊當(dāng)前的重要目標(biāo)。”原魁說。

這種以“降低成本”進行自我約束的高難度攻關(guān)，讓原魁團隊的創(chuàng)新能量源源不斷地釋放。他們在工業(yè)機器人核心構(gòu)成——“伺服電機控制”研究中，巧妙地通過自主設(shè)計開發(fā)的專用電路同時實現(xiàn)了高精度電機控制和有效降低成本的雙重目標(biāo)。在這個過程中，他們團隊培養(yǎng)了軟硬件兩手抓、兩手都硬的創(chuàng)新優(yōu)勢。

今后，這個有心、用心的創(chuàng)新團隊將繼續(xù)為我國工業(yè)機器人發(fā)展貢獻更大的智慧和力量。

摘自《經(jīng)濟日報》