工業機器人仍需爬坡過坎 亟需補齊基礎零部件短闆

機器人在北京現代滄州工廠焊接工廠中的房間生産線上工作。新華社記者 牟 宇攝

在2021年中國國際服務貿易交易會上，百度釋出的“EasyDL手勢識别機械臂”引得不少觀衆駐足。據了解，基于百度EasyDL零門檻人工智能開發平台定制的手勢識别模型，通過軟硬一體方案完成邊緣部署內建在機械臂中，能夠實作對手勢的識别及實時互動。該機械臂可以在工業生産中替代質檢崗位人員，又快又準地完成産品質檢、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更新的動力之源。工業和資訊化部裝備工業一司司長王衛明介紹，大陸已經連續8年成為全球最大的工業機器人消費國，其應用領域已經覆寫汽車、電子、冶金、輕工、石化、醫藥等52個行業大類、143個行業中類，正極大地改變着人們的生産方式。

廣泛應用拉動産量增長

“十三五”期間，通過持續創新、深化應用，大陸機器人産業呈現良好發展勢頭。其中，工業機器人産量從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、生産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，中國依托完整的産業鍊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。”在國家資訊中心預測部産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産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産能，其需求被進一步激發。

工業和資訊化部裝備工業一司副司長汪宏表示，大陸制造業智能化轉型更新步伐的加快，使得工業機器人應用範圍持續拓展。大陸工業機器人密度由2015年的51台/萬人增至2020年的246台/萬人，達到全球平均水準近2倍。

“大陸強大的國内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展現在對特定産品的柔性制造、包裝和精确塗膠等工作方面。

為推動工業機器人高品質發展，工業和資訊化部、科學技術部等15個部門聯合印發《“十四五”機器人産業發展規劃》，明确提出，到2025年制造業機器人密度實作翻番。如何實作上述目标，魏琪嘉認為，一方面，要讓優質資源進一步向制造業領域彙聚，為工業機器人高品質發展奠定堅實基礎；另一方面，工業機器人作為技術內建度高、應用環境複雜、操作維護較為專業的高端裝備，對應用型人才有着多層次需求，要重點關注專業技術人才的培養。

針對具體應用場景，中國機器人産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（潔淨）機器人，具備防爆功能的民爆物品生産機器人，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闆

“‘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、創新成果不斷湧現，整機性能大幅提升、功能愈加豐富，産品品質日益優化。”王衛明表示，但是與世界先進水準相比，大陸機器人産業還存在一定差距，比如關鍵零部件品質穩定性、可靠性等還不能滿足高性能整機的需求，高速、高精、重載等高性能整機産品供給缺乏等。

魏琪嘉認為，盡管大陸在工業機器人相關基礎零部件方面已擁有一定基礎，但是無論從品質、可靠性、産品系列，還是批量化供給方面都與國外産品有較大差距，特别是在高性能交流伺服電機和高精密減速器方面差距明顯。“大陸目前自主生産的機器人核心關鍵零部件大量依靠進口，是以出現成本效益低、核心技術受制于人、競争力差等問題，須高度重視工業機器人零部件産業發展。”

為補齊工業機器人産業發展短闆，《規劃》提出，推動用産學研聯合攻關，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标：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，實作規模生産；優化高性能伺服驅動控制、伺服電機結構設計、制造技術等技術，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體系統；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準及安全性、可靠性和易用性。

加快提升産業創新能力

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大陸工業機器人發展的瓶頸。如何提升工業機器人産業創新能力？在宋曉剛看來，一方面要聚焦産業發展需求，突破機器人系統開發、作業系統等共性技術；另一方面要鼓勵骨幹企業聯合開展機器人協同研發，推動軟硬體系統标準化和子產品化，提高新産品研發效率。

“雖然國内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內建項目中，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、傳輸裝置精度、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，利用系統內建領域的技術優勢彌補國産機器人單體技術的不足，進而能夠使整體解決方案在市場上具備與國際巨頭企業競争的能力。

“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，建構有效的産業技術創新鍊。同時，推進人工智能、5G、大資料、雲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準。”宋曉剛說。