工业机器人的研发、制造和应用是衡量一国科技创新和高端制造水平的重要标志，是“制造业皇冠顶端的明珠”。美、日、德等纷纷把工业机器人纳入国家战略，谷歌、GE等企业相继加强工业机器人布局。近年来，我国上海、长沙、深圳等地也通过制定指导意见、实施行动计划、设立专项资金、建设机器人产业园等方式大力发展工业机器人。工业机器人已成为各国制造业竞争的焦点和我国各地竞相发展的热点。

　　发达国家发展工业机器人的主要做法美国：着力抢占智能机器人发展制高点。早在上世纪50年代，美国科学家便提出了工业机器人的概念，并在1962年开发出第一代工业机器人。美国在六七十年代高度重视工业机器人的理论研究，80年代制定了一系列政策措施，增加研究经费，鼓励工业界发展和应用机器人，并开始生产带有视觉、触觉的第二代机器人，很快占领了美国60％的机器人市场。21世纪以来，美国又进一步提出，投资28亿美元用于开发基于移动互联技术的第三代智能机器人。目前，美国在视觉、触觉等方面的智能化技术已非常先进，高智能、高难度的军用机器人、太空机器人等发展迅速，并应用到了军事、太空探测等方面。

　　日本：把先进机器人纳入“新经济增长战略”。日本号称“机器人王国”，既是机器人生产大国，也是消费大国，本土装备量占世界的60%，出口也居世界榜首。日本机器人依靠政府强大的低息贷款、长期租赁、鼓励中小企业发展和推广应用机器人等一系列扶植政策，在汽车和电子行业领域培育了绝对的国家竞争优势。日本在2014年《新经济增长战略》中把机器人产业作为本国经济增长的重要支柱，通过扩大机器人应用领域、设立“实现机器人革命会议”、加快技术研发、出台放宽限制的政策等，大力促进机器人使用。日本雄心勃勃地制定了到2020年制造业机器人使用量增加2倍、市场规模达到2.85万亿日元的目标。

　　欧盟：制定机器人“SPARC”计划。2014年6月，欧盟委员会和欧洲机器人协会联合180家企业及研发机构启动了民用机器人研发计划“SPARC”，又称“星火”计划，重点研发制造、护理、交通、农业、医疗等领域的机器人，目标是将欧洲机器人产业占全球总产值比重由2014年的35%提升到2020年的42%。欧洲各国也高度重视发展机器人产业。德国早在上世纪70年代就强制要求部分有毒、危险等不利人类健康的岗位必须使用机器人，2012年每万人机器人拥有量达273台；法国2013年制定了《法国机器人发展计划》，提出通过政府采购、产学研合作、政府贴息贷款等九大措施促进机器人产业发展；英国2014年发布机器人战略“RAS20120”，投资6.85亿美元发展机器人、自助系统（RAS）和建设机器人测试中心。

　　韩国：分阶段实施“智能型机器人基本计划”。韩国机器人产业起步较晚，但目前已跻身机器人强国行列。韩国于1980—1990年代建立了独立的工业机器人体系，2004年启动“无所不在的机器人伙伴”项目，2009年提出“第一次智能型机器人基本计划”，2012年发布《机器人未来战略展望2022》。近年来，韩国还出台了一系列扶持机器人产业发展的政策措施，如建设机器人主题公园、举行机器人比赛、建立行业标准和质量认证体系、建立机器人论坛、组建机器人研究所和区域机器人中心等。

　　对我国的启示加强体现国家战略意图的顶层设计。工业机器人是新科技和产业革命中制造业数字化网络化智能化特征的集中体现，发达国家为此纷纷制定国家战略和系列行动计划。有鉴于此，我国应前瞻部署、高点定位，在国家制造业发展战略中突出工业机器人的重要地位，或制定专门的工业机器人发展战略。战略制定要立足国内需求，瞄准世界前沿，提出产业发展目标、重点任务、发展路径、政策保障等。目前，应以贯彻《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》为重点，制定实施一系列行动计划、重点工程，促进我国工业机器人产业赶超发展。

　　充分挖掘市场潜力形成有效需求牵引。发达国家都是在劳动人口锐减、用工成本高涨的背景下，开始发展本国工业机器人产业。目前，我国人口红利正在消失、用工成本不断提高，对工业机器人的需求日益迫切。但从应用领域看，我国的工业机器人主要应用于汽车产业，在传统制造业转型升级更广泛领域的应用还比较有限，机器人对危险、有害环境的劳动力替代还不够充分，在极端、高端、智能制造领域的应用市场还需要进一步发掘。应当采取多种措施，如制定工业机器人产品推荐目录、举办工业机器人主题展览和比赛、组织工艺技术培训、开展机器人示范应用等，积极培育工业机器人市场需求。

　　谨防形成新的技术依赖和产业制约。一方面，国内机器人的现实和潜在市场需求巨大，另一方面，国外机器人巨头在零部件、集成商及工艺上相对国内企业优势显著，占据着我国七成市场份额，这是我国机器人产业面临的竞争形势。为此，我们既要发挥比较优势，抓住国外厂商在低端产能自动化领域的空档，从低端入手，发展通用型六轴机器人等经济型本体，适应传统产业“机器替代”需求；又要适应机器人发展的智能化、模块化、系统化趋势，大力攻克关键零部件技术，积极开发自主的智能机器人、智能控制系统和智能生产线，全力支持国内机器人、人工智能、智能系统研发机构和企业联合开发新型智能机器人，防止国内制造业企业在工业机器人应用上依赖于人、受制于人。

　　加大政府投资对机器人产业的引导支持。工业机器人产业的战略重要性和复杂的科学技术属性，使各国纷纷注入巨额政府资金加以支持。为此，我国要发挥政府投资的产业导向作用，带动企业和社会资金的投入。一是加大国家863项目、国家支撑计划重大项目、国际合作重大项目等对工业机器人的支持力度，组建工业机器人产业共性技术研究院，加强关键共性技术和核心功能部件的研究开发；二是推进工业机器人产业化，如设立机器人产业集聚发展基金，加强机器人产业园区基础设施建设，培育产业龙头企业和配套产业集群等。

　　工业 4.0 的愿景是将智能传感器与工业设备相结合，以提高生产力、提高可靠性并降低运营成本。这其中许多传感器将通过无线方式相互连接（例如，通过网状配置）或通过传感器网关。然后，该网络将连接到可以收集、分析和处理数据的云。工业物联网 (IIoT) 与物联网的不同之处在于设备必须实时执行操作并满足工业可靠性标准。工业机器人是一类特殊的工业设备，可以高效、准确且可重复地执行手动任务。自 1960 年代以来，它们一直用于工厂及商业设施中。随着工业 4.0 的到来，这些机器人正在整合智能和新功能，使智能工厂成为可能。除了在执行任务时更加灵活之外，工业机器人还能够收集和分析有关自身的数据，以提高生产力、服务质量和可靠性，同时降低总体总拥有成本。

　　市场的作用 /

　　近日，2021世界机器人大会在北京开幕，涵盖论坛、博览会以及世界机器人大赛等内容。在开幕式上，工业和信息化部副部长辛国斌表示，2020年中国机器人产业首次突破千亿元，中国已成为支撑世界机器人产业发展的中坚力量。辛国斌介绍，中国工业机器人市场已连续8年稳居全球第一，2020年装机量占全球总量的44%。企查查数据显示，我国目前现存机器人相关企业30.80万家。2020年我国新增机器人相关企业6.98万家，同比增长77.36%，是近十年新增机器人相关企业最多的一年。2021年前9月，我国共新增机器人相关企业8.59万家。从区域分布来看，广东省的机器人企业数量居全国首位，共有6.82万家。江苏省和山东省分别有机器人相关企业4.37万家、2.

　　市场连续8年居全球第一 /

　　据相关数据显示，2012-2020年我国工业机器人产量呈逐年上升趋势，到2020年时我国工业机器人产量已达到了237068台，累计增长了19.1%，到2021年上半年，我国工业机器人的产量为136405台，与去年同期相比增加73.2%。总体来看，工业机器人发展趋势较好。如果说机床是传统制造业的基石，那么，到了新时代，工业机器人就是智能制造业的基石。随着人口红利褪去，人力成本的上涨，国内制造业从过去的劳动密集型产业加速向技术密集型产业转变，对工业自动化、智能化的需求与日俱增。国内工业机器人产业在经历了萌芽、兴起、高速发展、回落调整阶段后，去年下半年至今又迎来了明显回暖的阶段，由于疫情过后，下游需求回暖，国内工业机器人行业景气度持续提升

　　汇川技术（300124）发布2021年半年度业绩预告。公司预计上半年实现营业收入76.54亿元–86.11亿元，同比增长60%–80%；预计实现归母净利润15.10亿元–17.42亿元，同比增长95%–125%。报告期内，由于新基建投资拉动、产线自动化率提升、新能源乘用车普及率提高等原因，使得下游行业/客户对公司产品需求较为旺盛，公司通用自动化业务、新能源汽车业务、工业机器人业务均取得快速增长。公司持续推进管理变革，使得运营效率有所提升。报告期内，公司的销售费用、研发费用、管理费用增速均低于收入增长速度。2020年年报显示，汇川技术的主营业务为工业自动化、新能源，占营收比例分别为：87.22%、12.78%。对于业绩增长的原因，公司

　　作为全世界唯一的“全产业链国家”，中国早在2013年就已经成为“全球最大工业机器人市场”。值得注意的是，虽然中国的制造业增加值，占到了全球比重的近30%，但人均制造业产值仅为德国、美国、日本的30~40%之间，工业机器人的的设计、制造和维护，将成为未来中国从“制造业大国”向“产业强国”迈进的重要支撑。中国工业机器人产销量稳居世界第一遗憾的是，中国生产了世界上最多的工业机器人，但钱却仍旧被外企赚走。工业机器人“四大家族”：发那科、库卡、ABB、安川电机，垄断了中国机器人产业70%以上份额。2020年，中国工业机器人国产化率不足30%，国产龙头企业市占率不足3%。在高端汽车、芯片、电子领域“四大家族”占据超过90%的中国市场。值得一提，

　　产销量位居全球第一，5月产量同比增长50.1% /

　　工业机器人是一种自动化设备，机械臂是工业机器人的一种，工业机器人也有其它形式，虽然两者含义不同，但是指代的内容有重合的部分。所以简单来说，工业机器人的形式有很多种，机械臂只是其中一种。什么是机械臂？机械臂是一种机械装置，可以是自动的也可以是人为控制的，是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统；因其独特的操作灵活性， 已在工业装配， 安全防爆等领域得到广泛应用。机械臂是一个复杂系统， 存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务， 需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿。什么是工业机器人？工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它

　　学导论——分析、系统及应用

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