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我国工业机器人技术的现状与发展趋势

摘要：本文结合在机器人领域的相关工作，分析我
国与机器人强国在机器人产业化方面的差距产生的原因，就
工业机器人目前涉及的灵巧操作、自主导航、环境感知、人
机交互与安全性等前沿技术的研究做简要的综述。提出我国
工业机器人产业发展的若干思考和建议，希望能够在把握国
内外工业机器人前沿技术发展动态的同时，为发展我国工业
机器人技术与产业提供相关战略思考与建议。

关键词：工业机器人；自主导航；产业化；发展战略
机器人是一种半自主或全自主工作的机器，它能完成有
益于人类的工作，应用于生产过程称为工业机器人，应用于
特殊环境称为专用机器人（特种机器人），应用于家庭或直
接服务人称为（家政）服务机器人。这种内涵广义的理解是
机器人自动化机器，而不应该理解为如翻译的像人一样机器。

国际标准化组织（ISO）对机器人的定义为“机器人是一
种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这
种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作处理各种材

料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务”。按照ISO定
义，工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度
的机器人，是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控
制能力来实现各种功能的一种机器；它接受人类的指令后，
将按照设定的程序执行运动路径和作业。工业机器人的典型
应用包括焊接、喷涂、组装、采集和放置（例如包装和码垛
等）、产品检测和测试等。
1.国内外工业机器人发展状况
工业机器人从1960年开始，经过50年发展，产业化整
机的世界规模100亿～120亿美元，年销售台套16万台套，
累计装机量120万～150万台套。工业机器人作为高端制造
装备的重要组成部分，技术附加值高，应用范围广，是我国
先进制造业的重要支撑技术和信息化社会的重要生产装备，
将对未来生产和社会发展及增强军事国防实力都具有十分
重要的意义，有望成为继汽车、飞机、计算机之后出现的又
一战略性新兴产业。
世界各国工业机器人发展计划。世界各国纷纷将突破机
器人技术、发展机器人产业摆在本国科技发展的重要战略地
位。美国、日本、欧洲等地都非常重视机器人技术与产业的
发展，将机器人产业作为战略产业，纷纷制定其机器人国家
发展战略规划。
美国相关机器人发展计划。美国机器人发展起步早，其
发展思路是立足于相关机器人核心技术实现产业化。接着，
美国在2013年3月提出了“美国机器人发展发展路线图”，
将围绕制造业攻克工业机器人的强适应性和可重构的装配、
仿人灵巧操作、基于模型的集成和供应链的设计、自主导航、
非结构化环境的感知、教育训练、机器人与人共事的本质安
全性等关键技术。
日本一贯将工业机器人技术列入国家的发展计划和重
大项目，不论在技术方面，还是在市场规模方面，日本称得
上是“机器人大国”。日本提出了机器人路线图，包含三个
领域，即“新世纪工业机器人”、“服务机器人”和“特种机
器人”，并从技术图中的重要技术明确其性能和技术指标，
并提到创建和扩大机器人的早期市场，缩短满足多种需求的
机器人的开发时间、降低成本、扩大加入的企业。
欧洲相关工业机器人发展计划。欧盟第七研发框架计划
（2007―2013年）投入机器人研究经费达6亿欧元，未来的
研究计划（2013―2020年）对机器人研究的经费投入将达到
140亿欧元，另外还提出了2002―2022年欧洲机器人研究与
应用的路线图。
随着我国劳动力成本的逐年增加，老龄化社会的到来，
可进行传统加工制造业的一线工人将保持逐年减少的趋势，
同时社会服务的成本将增加，我国对工业机器人及自动化加
工装备的需求将逐步增加。国际制造环境竞争的日益激烈，
客户可定制、柔性加工制造、成本投入与效率提高、整合全
球资源逐渐成为制造业竞争力的核心要素。我国工业机器人
的市场需求是刚性与持续的。
2.国内工业机器人技术与产业发展现状
从二十世纪80年代“七五”科技攻关开始起步，在国
家的支持下，从单纯的研发机器人技术向机器人技术与自动
化工艺装备扩展，将中心任务定义为“研究和开发面向先进
制造的机器人制造单元及系统，自动化装备、特种机器人，
促进传统机器的智能化和机器人产业的发展，提高我国自动
化技术的整体水平”。通过“七五”、“八五”科技攻关，目
前已基本掌握了机器人操作机的优化设计制造技术，解决了
工业机器人控制、驱动系统的设计技术，机器人软件的设计
和编程等关键技术，还掌握了弧焊、点焊及大型机器人自动
生产线（工作站）与周边配套设备的开发和制造技术，掌握
了运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，
开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。其中有130
多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产
线上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制