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    國際機器人聯(lián)合會的數(shù)據(jù)顯示，2012年，全球平均工業(yè)機器人使用密度（每萬名產(chǎn)業(yè)工人擁有的機器人數(shù)量）為55臺。韓國每萬名工人擁有347臺機器人，日本為332臺，而在中國，這一數(shù)字僅為21臺。

    差距意味著市場。從2002年開始，中國工業(yè)機器人年累計安裝量增長速度幾乎都超過30%。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，從2002年的2152臺發(fā)展到2012年的96387臺，即便受金融危機影響的2009年，中國工業(yè)機器人累計安裝量增長率也達到17.38%。

    在珠三角地區(qū)更加突出。珠三角地區(qū)機器人使用的年增速已達到30%-60%，尤其在裝配、點膠、搬運、焊接等工業(yè)領(lǐng)域，從2012年開始加重電子制造自動化板塊的拓展后，工業(yè)機器人廠商增長非常快。

    全球機器人2013年銷量的70%集中在4個國家，即日本、中國、美國和德國。按當(dāng)前的發(fā)展趨勢，國際普遍預(yù)測今年，中國將成為第一大機器人需求市場。

    本期《伺服與運動控制》將對這幾個國家的工業(yè)機器人發(fā)展進行盤點。

德國：借助物聯(lián)網(wǎng)對下一代工業(yè)機器人進行遠程管理
    2012年，德國推行了以“智能工廠”為重心的“工業(yè)4.0計劃”，依此計劃，通過智能人機交互傳感器，人類可借助物聯(lián)網(wǎng)對下一代工業(yè)機器人進行遠程管理。這種機器人還將具備生產(chǎn)間隙的“網(wǎng)絡(luò)喚醒模式”，以解決使用中的高能耗問題，促進制造業(yè)的綠色升級。

    德國政府在20世紀(jì)70年代中后期便開始推行一項名為“改善勞動條件計劃”的政策，強制規(guī)定部分有危險、有毒、有害的工作崗位必須以機器人來代替人工，以行政手段將機器人的應(yīng)用真正推向市場。

    從20世紀(jì)50年代到80年代，聯(lián)邦德國的經(jīng)濟始終保持在年均4.5%左右的適度增長，穩(wěn)定性高于美國等工業(yè)國家；通貨膨脹率則穩(wěn)穩(wěn)地控制在3.7%左右，低于其他主要工業(yè)國。這在一定程度上為工業(yè)機器人的后續(xù)發(fā)展提供了土壤。

    1985年，德國政府提出了要向高級的、帶感覺的智能機器人領(lǐng)域進軍的計劃。

    其后，機器人開始進入德國的各個產(chǎn)業(yè)。除了應(yīng)用于汽車、電子等技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)外，工業(yè)機器人還廣泛裝備于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。在德國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的過程中，機器人有效地降低了生產(chǎn)成本，并提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

    據(jù)德國《圖片報》報道，2012年，德國工業(yè)界每萬人機器人擁有量為273臺，相當(dāng)于法國的兩倍多，是英國的4倍多。而國際機器人協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2013年，機器人在德國的銷量比2012年提高了4%，超過了1.8萬個。

    目前，機器人在德國制造業(yè)中的應(yīng)用率相對較高，每四個就業(yè)崗位就有一個工業(yè)機器人。德國機器人產(chǎn)業(yè)化模式的主要特點在于分工合作，即將具備一定智能化的機器人個體，通過數(shù)據(jù)交互從而實現(xiàn)高度智能化。

    按照設(shè)想，“工業(yè)4.0”連接的是生產(chǎn)設(shè)備，即生產(chǎn)的“一體化”。把不同的設(shè)備通過數(shù)據(jù)交互連接到一起，讓工廠內(nèi)部，甚至工廠之間都能成為一個整體。實際上，這種“一體化”是為了“分散化”。在“工業(yè)4.0”中，工業(yè)生產(chǎn)將“由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變”，“分散化”后的生產(chǎn)將變得更加靈活。在這種模式下，不同的生產(chǎn)設(shè)備既能夠協(xié)作生產(chǎn)，又可以各自快速地對外部變化做出反應(yīng)。這完全是信息時代產(chǎn)生的大量個性化需求反映到生產(chǎn)端的結(jié)果，工業(yè)生產(chǎn)將告別上一個時代的標(biāo)準(zhǔn)化，走向個性化。

美國：應(yīng)用落后于理論
    2011年6月，奧巴馬宣布啟動《先進制造伙伴計劃》，明確提出通過發(fā)展工業(yè)機器人提振美國制造業(yè)。根據(jù)計劃，美國將投資28億美元，重點開發(fā)基于移動互聯(lián)技術(shù)的第三代智能機器人。

    如果按照機器人發(fā)明和生產(chǎn)的先后順序來算，美國是絕對的“老大哥”。

    早在上世紀(jì)50年代，美國科學(xué)家便提出了工業(yè)機器人的概念，并在1962年開發(fā)出第一代工業(yè)機器人。

    不同于德國政府的積極與強勢，美國政府在發(fā)展機器人時極少采取行政手段以扶持。在1967年以后，美國遭遇了高失業(yè)率和通貨膨脹并存的尷尬局面，失業(yè)人數(shù)占美國人口總數(shù)10%左右。正因為此，第一代工業(yè)機器人并沒有立即投入廣泛使用。

    直到20世紀(jì)70年代末，大量使用工業(yè)機器人的日本汽車企業(yè)對美國構(gòu)成威脅，美國政府才取消了對工業(yè)機器人應(yīng)用的限制，加緊制定促進該技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的政策。此后，美國企業(yè)通過生產(chǎn)具備視覺、力覺等的第二代機器人，實現(xiàn)了市場占有率的較快增長。但是，與德國注重實際應(yīng)用相反，美國發(fā)展工業(yè)機器人時將側(cè)重點放在了理論上面，導(dǎo)致的結(jié)果是既沒有擺脫“重理論、輕應(yīng)用”的問題，也未能打破日本和歐洲的壟斷格局。

    相比德國高達25%的應(yīng)用比率，機器人在美國制造業(yè)中的應(yīng)用相對較低，僅為11%。2008-2013年間，機器人在美國的銷量以平均每年12%的速度增長，僅2013年，美國的機器人裝機量就上升了6%，達到了將近24萬個。不過，2013年美國工業(yè)機器人生產(chǎn)商的全球市場份額仍不足10%，且國內(nèi)新增裝機量大部分源于進口。

    值得注意的是，迅速發(fā)展的智能工業(yè)機器人市場也吸引了諸多創(chuàng)新型企業(yè)。以谷歌為代表的美國互聯(lián)網(wǎng)公司也開始進軍機器人領(lǐng)域，試圖融合虛擬網(wǎng)絡(luò)能力和現(xiàn)實運動能力，推動機器人的智能化。就在2013年，谷歌強勢收購多家科技公司，已初步實現(xiàn)在視覺系統(tǒng)、強度與結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)與手臂、人機交互、滾輪與移動裝置等多個智能機器人關(guān)鍵領(lǐng)域的業(yè)務(wù)部署。

中國：核心技術(shù)成軟肋
    “校企合作”是目前中國機器人研發(fā)比較普遍的模式。整個研發(fā)過程需要兩到三年，不過收效明顯。和一些發(fā)達國家相比，我國機器人研發(fā)的軟肋仍在核心技術(shù)上。

    “一個原因是，沒有從基礎(chǔ)開始研發(fā)。比如電機、減速器、數(shù)控技術(shù)，這些單元技術(shù)（基礎(chǔ)元器件）是制約我國機器人發(fā)展的一個瓶頸，目前主要依賴進口。就像手機一樣，攝像頭是國外的，GPS也是，核心技術(shù)都是國外的，利潤都被別人拿走了。”北京航空航天大學(xué)機器人研究所所長畢樹生說。相比之下，國外機器人發(fā)展的歷史較長，技術(shù)積累雄厚，一些公司原來從事的就是伺服電機、減速器、數(shù)控系統(tǒng)等單元技術(shù)的研發(fā)。這些恰恰是機器人的關(guān)鍵，很容易應(yīng)用到機器人上。

    此外，政策支持和軟件差距也在一定程度上制約了機器人的發(fā)展。前者的作用不言而喻，但和機械本體相比，如何設(shè)計一個程序有效地控制機械也尤為重要。

    在日本，有相關(guān)研究機構(gòu)的大學(xué)共計107所，相關(guān)研究所的總數(shù)達到293間。這一數(shù)字大大高于國內(nèi)的十?dāng)?shù)家機器人研究所（沈陽自動化研究所、上海交大機器人研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人研究所、中國科學(xué)院自動化研究所、西安交大人工智能與機器人研究所、北航機器人研究所、北京理工大學(xué)智能機器人研究所、北京機械工業(yè)自動化研究所、南京機器人研究院、機器人技術(shù)研究中心）。而且，中國的研究機構(gòu)與產(chǎn)業(yè)中心相距甚遠，在一定程度上，也導(dǎo)致了他們難以接上產(chǎn)業(yè)集群的地氣。

    從研究所出來的機器人新品，到生產(chǎn)線大規(guī)模應(yīng)用，還需經(jīng)歷“二次開發(fā)”。

    這個“二次研發(fā)”的過程，理想情況下應(yīng)由企業(yè)完成。因為高校產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗不足，并不擅長測試可靠性、安全性等重復(fù)性工作。相比之下，國際上一些大型機器人公司，如ABB、庫卡，都有上百人規(guī)模的研究院。其中美國的模式是由高校、研究所設(shè)立項目，政府擇其優(yōu)者進行扶持，到了一定程度企業(yè)開始介入繼續(xù)培育。有些企業(yè)會提前很多年資助高校的項目，積累的時間比較長，土壤比較成熟。

    國際機器人技術(shù)聯(lián)合會（IFR）的數(shù)據(jù)顯示，盡管2013年中國共采購了36560臺工業(yè)機器人，首次超過日本成為全球最大的工業(yè)機器人市場，但是領(lǐng)先的4家中國工業(yè)機器人制造商的產(chǎn)品，僅占中國市場5%的份額，而日本公司的產(chǎn)品，卻占據(jù)了中國市場一半的份額。

    在中國，近兩年對機器人產(chǎn)業(yè)政策支持也逐步加碼：2012年3月至4月，科技部相繼發(fā)布《智能制造科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》和《服務(wù)機器人科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》。2012年7月，國務(wù)院發(fā)布《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出要大力推進自動控制系統(tǒng)、工業(yè)機器人、關(guān)鍵零部件等裝置的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。2013年12月30日，工業(yè)和信息化部正式下發(fā)了《關(guān)于推進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確，到2020年，形成較為完善的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)體系，培育3-5家具有國際競爭力的龍頭企業(yè)和8-10個配套產(chǎn)業(yè)集群；工業(yè)機器人行業(yè)和企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和國際競爭能力明顯增強，高端產(chǎn)品市場占有率提高到45%以上，機器人密度達到100以上，基本滿足國防建設(shè)、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展需要。

日本：工業(yè)機器人生產(chǎn)與應(yīng)用之最
    6月19日，日本首相安倍晉三先后視察了埼玉縣加須市的Glory公司工廠（一家鑄幣企業(yè)）和東京都內(nèi)的護理院。在隨后的記者采訪中安倍強調(diào)，將把機器人產(chǎn)業(yè)作為經(jīng)濟增長戰(zhàn)略的重要支柱，希望通過發(fā)掘機器人的可能性實現(xiàn)日本經(jīng)濟的增長。

    日本目前仍然是使用工業(yè)機器人數(shù)量最多的國家。據(jù)統(tǒng)計，2012年，日本擁有31萬臺工業(yè)機器人，居世界第一，中國擁有量約為9.6萬臺。

    在日本，代表性的機器人企業(yè)不乏歷史悠久、技術(shù)積累雄厚的大公司。除了東芝、川崎重工、三菱重工等人們熟悉的大型工業(yè)企業(yè)外，還有一批以機器人制造聞名世界的企業(yè)。如世界最大的機器人制造商FANUC，人們經(jīng)常可以在電視新聞上看到該公司的焊接機器人，它們被用于多家日本汽車制造商的流水線上。另一個著名企業(yè)是1977年研制出全世界第一臺全電動工業(yè)機器人的安川，其擁有超過30多年的工業(yè)機器人研究及投產(chǎn)歷史。安川是最早將工業(yè)機器人應(yīng)用到半導(dǎo)體生產(chǎn)領(lǐng)域的企業(yè)。

    據(jù)日本機器人工業(yè)協(xié)會發(fā)布的《21世紀(jì)日本機器人機器人產(chǎn)業(yè)》報告，由于優(yōu)質(zhì)的工業(yè)機器人具有國際競爭力，出口持續(xù)增加。2000年以后，出口已占日本工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的過半產(chǎn)量。

    盡管安倍提出機器人戰(zhàn)略，容易讓人以為日本是一個后發(fā)國家，但實際上在機器人產(chǎn)業(yè)和研發(fā)領(lǐng)域，日本可以說是絕對意義上的發(fā)達國家，甚至可以說是第一機器人大國。

    1967年，日本川崎重工首先從美國引進機器人及其技術(shù)，并于1968年試制出第一臺國產(chǎn)工業(yè)機器人“Unimate”。1980年，日本工業(yè)機器人的產(chǎn)值達700億日元，同比增長185%，該年被產(chǎn)業(yè)界人士稱為“工業(yè)機器人普及元年”。

    2008年，日本生產(chǎn)的工業(yè)機器人有62%用于出口；而到2010年，這一比例上升至73%。據(jù)日本機器人工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2013年日本工業(yè)機器人生產(chǎn)總額約為4000億日元，其中出口2800億日元。

    日本機器人產(chǎn)業(yè)和科研的發(fā)展，離不開一系列政府法規(guī)的促進。

    早在1971年，日本就頒布了《機電法》，規(guī)定了工業(yè)機器人制造業(yè)的應(yīng)用對象行業(yè)和種類。1980年又先后制定了“財政投資融資租賃制度”和“中小企業(yè)設(shè)備現(xiàn)代化貸款制度和設(shè)備借款制度”，成立了日本機器人租賃公司（由機器人制造商和保險公司共同出資），國家和地方政府也設(shè)立了專門的基金為企業(yè)提供設(shè)備貸款。1984年，制定了機電一體化稅制，1985年又制定了高技術(shù)稅制，讓機器人研發(fā)和應(yīng)用得到稅務(wù)優(yōu)惠。

    這一次，安倍希望日本機器人產(chǎn)值比現(xiàn)在增加3倍。他的計劃在日本獲得了多方面認(rèn)同。