工業機器人仍需爬坡過坎
2022-2-15 來源： 作者：
機器人在北京現代滄州工廠焊接車間生產線上工作。新華社記者 牟 宇攝
在2021年中國國際服務貿易交易會上，百度發布的“EasyDL手勢識別機械臂”引得不少觀眾駐足。據了解，基于百度EasyDL零門檻人工智能開發平臺定制的手勢識別模型，通過軟硬一體方案完成邊緣部署集成在機械臂中，能夠實現對手勢的識別及實時互動。該機械臂可以在工業生產中替代質檢崗位人員，又快又準地完成產品質檢、分揀等任務，為企業節省成本、提高效率。
工業機器人是制造業智能化轉型升級的動力之源。工業和信息化部裝備工業一司司長王衛明介紹，我國已經連續8年成為全球最大的工業機器人消費國，其應用領域已經覆蓋汽車、電子、冶金、輕工、石化、醫藥等52個行業大類、143個行業中類，正極大地改變著人們的生產方式。
廣泛應用拉動產量增長
“十三五”期間，通過持續創新、深化應用，我國機器人產業呈現良好發展勢頭。其中，工業機器人產量從7.2萬套增長到21.2萬套，年均增長31%。“快速增長得益于政策、生產能力的支撐以及應用場景保障。此外，新冠肺炎疫情仍在全球蔓延，中國依托完整的產業鏈和有力的疫情防控措施，承接其他國家轉移至中國的制造業訂單。”在國家信息中心預測部產業經濟研究室主任魏琪嘉看來，外貿訂單增加使得依靠傳統低成本要素擴大產能的發展模式受到嚴峻挑戰，制造業企業亟需通過工業機器人提高產能，其需求被進一步激發。
工業和信息化部裝備工業一司副司長汪宏表示，我國制造業智能化轉型升級步伐的加快，使得工業機器人應用范圍持續拓展。我國工業機器人密度由2015年的51臺/萬人增至2020年的246臺/萬人，達到全球平均水平近2倍。
“我國強大的國內市場優勢是支撐工業機器人廣泛應用的一個必要條件。”魏琪嘉介紹，工業機器人主要集中在物流、包裝加工領域。其中，物流機器人代替人工完成貨物搬運，包裝加工機器人主要體現在對特定產品的柔性制造、包裝和精確涂膠等工作方面。
為推動工業機器人高質量發展，工業和信息化部、科學技術部等15個部門聯合印發《“十四五”機器人產業發展規劃》，明確提出，到2025年制造業機器人密度實現翻番。如何實現上述目標，魏琪嘉認為，一方面，要讓優質資源進一步向制造業領域匯聚，為工業機器人高質量發展奠定堅實基礎；另一方面，工業機器人作為技術集成度高、應用環境復雜、操作維護較為專業的高端裝備，對應用型人才有著多層次需求，要重點關注專業技術人才的培養。
針對具體應用場景，中國機器人產業聯盟執行理事長宋曉剛建議，面向汽車、航空航天、軌道交通等領域，應研制高精度、高可靠性的焊接機器人；面向半導體行業，研制自動搬運、智能移動與存儲等真空（潔凈）機器人，具備防爆功能的民爆物品生產機器人，AGV、無人叉車，分揀、包裝等物流機器人；面向3C、汽車零部件等領域，研制大負載、輕型、柔性、雙臂、移動等協作機器人。
亟需補齊基礎零部件短板
“‘十三五’期間，精密減速器、高性能伺服驅動系統、智能控制器、智能一體化關節等機器人關鍵部件加快突破、創新成果不斷涌現，整機性能大幅提升、功能愈加豐富，產品質量日益優化。”王衛明表示，但是與世界先進水平相比，我國機器人產業還存在一定差距，比如關鍵零部件質量穩定性、可靠性等還不能滿足高性能整機的需求，高速、高精、重載等高性能整機產品供給缺乏等。
魏琪嘉認為，盡管我國在工業機器人相關基礎零部件方面已擁有一定基礎，但是無論從質量、可靠性、產品系列，還是批量化供給方面都與國外產品有較大差距，特別是在高性能交流伺服電機和高精密減速器方面差距明顯。“我國目前自主生產的機器人核心關鍵零部件大量依靠進口，因此出現性價比低、核心技術受制于人、競爭力差等問題，須高度重視工業機器人零部件產業發展。”
為補齊工業機器人產業發展短板，《規劃》提出，推動用產學研聯合攻關，提升機器人關鍵零部件的功能、性能和可靠性。其中，在“機器人關鍵基礎提升行動”中，對機器人零部件提出具體目標：研發RV減速器和諧波減速器的先進制造技術及工藝，提高減速器的精度保持性（壽命）、可靠性，降低噪音，實現規模生產；優化高性能伺服驅動控制、伺服電機結構設計、制造工藝等技術，研制高精度、高功率密度的機器人專用伺服電機及高性能電機制動器等核心部件；研發具有高實時性、高可靠性、多處理器并行工作或多核處理器的控制器硬件系統；突破多關節高精度運動解算、運動控制及智能運動規劃算法，提升控制系統的智能化水平及安全性、可靠性和易用性。
加快提升產業創新能力
技術積累不足，原創性研究、理論研究、系統設計能力欠缺也是制約我國工業機器人發展的瓶頸。如何提升工業機器人產業創新能力？在宋曉剛看來，一方面要聚焦產業發展需求，突破機器人系統開發、操作系統等共性技術；另一方面要鼓勵骨干企業聯合開展機器人協同研發，推動軟硬件系統標準化和模塊化，提高新產品研發效率。
“雖然國內企業在機器人技術上與國外有明顯差距，但在實際應用工業機器人的系統集成項目中，影響系統精度及可靠性的因素很多。這不僅由機器人本身所決定，還包括控制系統、附屬夾具、傳輸設備精度、視覺傳感器等因素。”魏琪嘉告訴記者，鼓勵系統開發商和機器人企業協調發展，利用系統集成領域的技術優勢彌補國產機器人單體技術的不足，從而能夠使整體解決方案在市場上具備與國際巨頭企業競爭的能力。
“要發揮機器人重點實驗室、工程（技術）研究中心、創新中心等研發機構的作用，加強前沿、共性技術研究，加快創新成果轉移轉化，構建有效的產業技術創新鏈。同時，推進人工智能、5G、大數據、云計算等新技術融合應用，提高工業機器人智能化和網絡化水平。”宋曉剛說。
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