第50卷第9期 機械工程學報 V01．50 NO．9
2014年5月 JOURNAL OF MECHANICALENGINEERING May 2014
DoI：10．3901／JME．2014．09．001
我國工業機器人技術現狀與產業化發展戰略木
王田苗 陶 永
(北京航空航天大學機械工程及自動化學院北京 100191)
摘要：隨著工業機器人的快速發展，其在汽車制造、機械加工、焊接、上下料、磨削拋光、搬運碼垛、裝配、噴涂等作業中
得到越來越多的應用。結合在機器人領域的相關工作，在分析國內外關于工業機器人發展現狀的基礎上，就工業機器人目前
涉及的靈巧操作、自主導航、環境感知、人機交互與安全性等前沿技術的研究做簡要的綜述。提出我國工業機器人產業發展
的若干思考和建議，希望能夠在把握國內外工業機器人前沿技術發展動態的同時，為發展我國工業機器人技術與產業提供相
關戰略思考與建議。
關鍵詞：工業機器人；輕巧操作；自主導航；環境感知；產業化；發展戰略
中圖分類號：TP242
Research Status and Industrialization Development Strategy of
Chinese Industrial Robot
WANG Tianmiao TAO Yong
(College ofMechanical EngineeringandAutomation，Beihang University,Beijing 100191)
Abstract：With the rapid development of industrial robots，more and more robots are applied in the automobile manufacturing，
mechanical processing，welding，loading and unloading，grinding and polishing，handling and palletizing，assembling，painting and
other operations．Combining the relevant work in the field of robotics，the domestic and international present and developing
condition of industrial robots are discussed，and then a brief review on researches ofcutting·edge technology is proposed，such as
dexterous manipulation，amonomous navigation，environmental perception，human-robot interaction and security．Thinking and
suggestionof Chinese industrialrobot development are proposed，whichkeeps track of the latest developments in industrial robots，
and helpsto develop the theory,methodand suggestion for Chinese roboticstechnology andindustries．
Key words： industry robot；dexterous manipulation； autonomous navigation； environmental perception； industrialization；
development strate：gY
國際標準化組織(International Organization for
0前言
Standardization，ISO)對機器人的定義為“機器人是
一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能
國際機器人聯合會(International Federation of 機械手，這種機械手具有幾個軸，能夠借助于可編
Robotics，IFR)將機器人定義如下：機器人是一種半 程序操作處理各種材料、零件、工具和專用裝置，
自主或全自主工作的機器，它能完成有益于人類的 以執行種種任務”【2J。按照ISO定義，工業機器人
工作，應用于生產過程稱為工業機器人，應用于特 是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器
殊環境稱為專用機器人(特種機器人)，應用于家庭 人，是自動執行工作的機器裝置，是靠自身動力和
或直接服務人稱為(家政)服務機器人¨J。這種內涵廣 控制能力來實現各種功能的一種機器pJ；它接受人
義的理解是機器人自動化機器，而不應該理解為如
類的指令后，將按照設定的程序執行運動路徑和作
翻譯的像人一樣機器。 業。工業機器人的典型應用包括焊接、噴涂、組裝、
采集和放置(例如包裝和碼垛等)、產品檢測和測試
+國家高技術研究發展計劃資助項1；I(863計劃，2013AA040501)。20130729 等【4】o
收到初稿，20140211收到修改稿
萬方數據2014年5月 王田苗等：我國工業機器人技術現狀與產業化發展戰略
年)資助約1 000萬人民幣，先進機器人單元技 備將成為未來制造強國的重要標志，在促進我國智
術戰略開發計劃(2006--2010年)預算5 447萬人 能制造的發展，推動工業機器人產業化突破方面具
民幣【31—321。 有重要的意義…J。
歐洲相關工業機器人發展計劃。歐盟第七研發 隨著我國勞動力成本的逐年增加，老齡化社會
框架計劃(2007--2013年)投入機器人研究經費達6 的到來【4¨J，可進行傳統加工制造業的一線工人將保
億歐元，未來的研究計戈1J(2013--2020年)對機器人 持逐年減少的趨勢，同時社會服務的成本將增加，
研究的經費投入將達到140億歐元【j扣"J，另外還提 我國對工業機器人及自動化加工裝備的需求將逐步
出了2002--2022年歐洲機器人研究與應用的路線 增加。國際制造環境競爭的日益激烈，客戶可定制、
剛351。 柔性加工制造、成本投入與效率提高、整合全球資
韓國相關工業機器人發展計劃。韓國工業機器 源逐漸成為制造業競爭力的核心要素ⅢJ。
人產業起步較晚，但發展速度較快。韓國于20世紀 因而，我國工業機器人的市場需求是剛性與持
80年代末開始大力發展工業機器人技術，在政府的 續的，期望一個新時代到來，廠廠都有機器人m1。
資助和引導下，由現代重工集團牽頭，用了10年的 工業機器人發展的臨界點已經到來，工業機器人發
時間形成其工業機器人體系，目前韓國的汽車工業 展將是中國制造業歷史上一次機遇與革命。
大量應用其本國的機器人。韓國將機器人與互聯網
相結合，提出了“839”戰略計劃【j6I，其中智能機 2 國內外工業機器人技術與產業發展
器人是其提出的九項核心技術之一。韓國在2003 現狀
年提出了“十大未來發展動力產業”計劃，2004年
韓國信息通信部提出“IT839”計劃Lj¨，及其“無
2．1 國外工業機器人技術與產業發展現狀
所不在的機器人伙伴”項目，2008后每年4 000億
自從20世紀60年代開始，經過近六十年的迅
韓元(約合22億人民幣)p引；2009年韓國政府提出
速發展，隨著對產品加工精度要求的提高，關鍵工
了“第一次智能型機器人基本計劃”，計劃在2013
藝生產環節逐步由工業機器人代替工人操作，再加
年以前投入1萬億韓元(約合55億人民幣)p圳。
上各國對工人工作環境的嚴格要求，高危、有毒等
世界工業機器人的發展模式。世界各國的工業
惡劣條件的工作逐漸由機器人進行替代作業，從而
機器人產業發展過程，分為三種不同的發展模式，
增加了對工業機器人的市場需求。
即日本模式、歐洲模式和美國模式【4…。
在工業發達國家中，工業機器人及自動化生產
日本模式為基于完善的工業機器人產業鏈分
線成套裝備己成為高端裝備的重要組成部分及未來
工進行發展，日本機器人制造廠商以面向開發新型
工業機器人和批量化生產的機器人產品為發展目 發展趨勢，工業機器人已經廣泛應用于汽車及汽車
標，并由應用工程集成公司針對不同行業的具體工 零部件制造業、機械加工行業、電子電氣行業、橡
藝與需求，開展工業機器人生產線成套系統的集成 膠及塑料工業、食品工業、物流、制造業等領域mJ，
應用。 工業機器人在主要領域的年度供應量如圖l所示
歐洲模式為用戶單位提供一攬子的系統集成 (數據來源：IFR)。
解決方案，工業機器人的生產、應用工藝的系統 歐洲、日本在工業機器人的研發與生產方面占
設計與集成調試，均有工業機器人的制造商承擔和 有優勢，其中知名的機器人公司包括ABB、KUKA、
完成。 FANUC、YASKAWA等，這四家機器人企業占據的
美國模式為集成應用，在全球范圍內采購工業
工業機器人市場份額達到60％'-'80％mJ。美國特種
機器人主機及成套設計的配套設備，由工程公司進
機器人技術創新活躍，軍用、醫療與家政服務機器
口，在進行集成生產線的設計、外圍設備的研發與
人產業占有絕對優勢，占有智能服務機器人市場
集成調試應用。
60％14川。我國工業機器人需求迫切，以每年25％～
大力發展工業機器人的意義及未來空間。新一
30％的速度增長，年需求量在2萬～3萬臺套，國
輪工業革命呼喚著工業機器人產業的發展，市場激
產工業機器人產業化剛剛開始；在區域分布上，沿