工业机器人仍需爬坡过坎
2022-2-15 来源： 作者：
机器人在北京现代沧州工厂焊接车间生产线上工作。新华社记者 牟 宇摄
在2021年中国国际服务贸易交易会上，百度发布的“EasyDL手势识别机械臂”引得不少观众驻足。据了解，基于百度EasyDL零门槛人工智能开发平台定制的手势识别模型，通过软硬一体方案完成边缘部署集成在机械臂中，能够实现对手势的识别及实时互动。该机械臂可以在工业生产中替代质检岗位人员，又快又准地完成产品质检、分拣等任务，为企业节省成本、提高效率。
工业机器人是制造业智能化转型升级的动力之源。工业和信息化部装备工业一司司长王卫明介绍，我国已经连续8年成为全球最大的工业机器人消费国，其应用领域已经覆盖汽车、电子、冶金、轻工、石化、医药等52个行业大类、143个行业中类，正极大地改变着人们的生产方式。
广泛应用拉动产量增长
“十三五”期间，通过持续创新、深化应用，我国机器人产业呈现良好发展势头。其中，工业机器人产量从7.2万套增长到21.2万套，年均增长31%。“快速增长得益于政策、生产能力的支撑以及应用场景保障。此外，新冠肺炎疫情仍在全球蔓延，中国依托完整的产业链和有力的疫情防控措施，承接其他国家转移至中国的制造业订单。”在国家信息中心预测部产业经济研究室主任魏琪嘉看来，外贸订单增加使得依靠传统低成本要素扩大产能的发展模式受到严峻挑战，制造业企业亟需通过工业机器人提高产能，其需求被进一步激发。
工业和信息化部装备工业一司副司长汪宏表示，我国制造业智能化转型升级步伐的加快，使得工业机器人应用范围持续拓展。我国工业机器人密度由2015年的51台/万人增至2020年的246台/万人，达到全球平均水平近2倍。
“我国强大的国内市场优势是支撑工业机器人广泛应用的一个必要条件。”魏琪嘉介绍，工业机器人主要集中在物流、包装加工领域。其中，物流机器人代替人工完成货物搬运，包装加工机器人主要体现在对特定产品的柔性制造、包装和精确涂胶等工作方面。
为推动工业机器人高质量发展，工业和信息化部、科学技术部等15个部门联合印发《“十四五”机器人产业发展规划》，明确提出，到2025年制造业机器人密度实现翻番。如何实现上述目标，魏琪嘉认为，一方面，要让优质资源进一步向制造业领域汇聚，为工业机器人高质量发展奠定坚实基础；另一方面，工业机器人作为技术集成度高、应用环境复杂、操作维护较为专业的高端装备，对应用型人才有着多层次需求，要重点关注专业技术人才的培养。
针对具体应用场景，中国机器人产业联盟执行理事长宋晓刚建议，面向汽车、航空航天、轨道交通等领域，应研制高精度、高可靠性的焊接机器人；面向半导体行业，研制自动搬运、智能移动与存储等真空（洁净）机器人，具备防爆功能的民爆物品生产机器人，AGV、无人叉车，分拣、包装等物流机器人；面向3C、汽车零部件等领域，研制大负载、轻型、柔性、双臂、移动等协作机器人。
亟需补齐基础零部件短板
“‘十三五’期间，精密减速器、高性能伺服驱动系统、智能控制器、智能一体化关节等机器人关键部件加快突破、创新成果不断涌现，整机性能大幅提升、功能愈加丰富，产品质量日益优化。”王卫明表示，但是与世界先进水平相比，我国机器人产业还存在一定差距，比如关键零部件质量稳定性、可靠性等还不能满足高性能整机的需求，高速、高精、重载等高性能整机产品供给缺乏等。
魏琪嘉认为，尽管我国在工业机器人相关基础零部件方面已拥有一定基础，但是无论从质量、可靠性、产品系列，还是批量化供给方面都与国外产品有较大差距，特别是在高性能交流伺服电机和高精密减速器方面差距明显。“我国目前自主生产的机器人核心关键零部件大量依靠进口，因此出现性价比低、核心技术受制于人、竞争力差等问题，须高度重视工业机器人零部件产业发展。”
为补齐工业机器人产业发展短板，《规划》提出，推动用产学研联合攻关，提升机器人关键零部件的功能、性能和可靠性。其中，在“机器人关键基础提升行动”中，对机器人零部件提出具体目标：研发RV减速器和谐波减速器的先进制造技术及工艺，提高减速器的精度保持性（寿命）、可靠性，降低噪音，实现规模生产；优化高性能伺服驱动控制、伺服电机结构设计、制造工艺等技术，研制高精度、高功率密度的机器人专用伺服电机及高性能电机制动器等核心部件；研发具有高实时性、高可靠性、多处理器并行工作或多核处理器的控制器硬件系统；突破多关节高精度运动解算、运动控制及智能运动规划算法，提升控制系统的智能化水平及安全性、可靠性和易用性。
加快提升产业创新能力
技术积累不足，原创性研究、理论研究、系统设计能力欠缺也是制约我国工业机器人发展的瓶颈。如何提升工业机器人产业创新能力？在宋晓刚看来，一方面要聚焦产业发展需求，突破机器人系统开发、操作系统等共性技术；另一方面要鼓励骨干企业联合开展机器人协同研发，推动软硬件系统标准化和模块化，提高新产品研发效率。
“虽然国内企业在机器人技术上与国外有明显差距，但在实际应用工业机器人的系统集成项目中，影响系统精度及可靠性的因素很多。这不仅由机器人本身所决定，还包括控制系统、附属夹具、传输设备精度、视觉传感器等因素。”魏琪嘉告诉记者，鼓励系统开发商和机器人企业协调发展，利用系统集成领域的技术优势弥补国产机器人单体技术的不足，从而能够使整体解决方案在市场上具备与国际巨头企业竞争的能力。
“要发挥机器人重点实验室、工程（技术）研究中心、创新中心等研发机构的作用，加强前沿、共性技术研究，加快创新成果转移转化，构建有效的产业技术创新链。同时，推进人工智能、5G、大数据、云计算等新技术融合应用，提高工业机器人智能化和网络化水平。”宋晓刚说。
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