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[智能机器人资料] 中国工业机器人产业发展白皮书(2020年)

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发表于 2022-1-11 13:54:37 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
第一章 工业机器人产业概述
1.1 工业机器人定义
现阶段国内外关于机器人内涵的解释较多,本报告采用的机器人定义为:机器人是指具有两个或两个以上的可编程的轴,以及一定程度的自主能力,可在其环境内运动以执行预期任务的执行机构。机器人作为集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的自动化装备,代表着未来智能装备产业的发展方向。
机器人产业具有一般高新技术产业所表现的突出特征,即高投入、高风险、高回报、高技术、高难度、高潜能和知识新、技术新、工艺新、方法新、设备新、产品新等特点,机器人产业将成为国家最重要的经济增长点和最有活力的经济领域。
作为机器人产业的重要组成部分,工业机器人的定义为“在工业自动化中使用,可对三个或三个以上轴进行编程的固定式或移动式,自动控制的、可重复编程、多用途的操作机”,是一种面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,在工业生产加工过程中通过自动控制来代替人类执行某些单调、频繁和重复的长时间作业。工业机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种自动执行功能的一种机器,它即可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领自主决策行动。

世界上第一台工业机器人 1956 年诞生于美国,使用数控机床生产汽车零部件的过程中。机器人的应用市场也伴随着汽车(及后来的新兴产业如 3C 电子)等的产能转移,从美国-欧洲-日本,再到中国。在中国工业机器人是新兴产业,全球范围来看技术已经比较成熟。终端市场需求对机器人的技术进步拥有巨大的决定作用。
从工业机器人的起源来看,工业机器人可以认为是“易用型的数控机床”。相比高精度数控机床,工业机器人在具有基本相同的运动结构前提下,技术壁垒较低,通用性更强,更易操作和维护。两者不同点主要在于外部形态:生产线上数控机床一般作为工作母机,处于中心位置,工业机器人属于辅助设备,价格更低。这些特点大大扩展了工业机器人的使用范围,可以把它看做是“易用型的数控机床”。
工业机器人和数控机床对比:
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运动控制是工业机器人的核心技术。精度、速度、稳定性是数控机床和工业机器人性能关键指标,这些指标都建立在运动控制技术的基础上。工业机器人的三大核心零部件(减速机、伺服系统、控制系统)都可以归结到运动控制技术。对运动控制技术的掌握程度,决定了机器人所能达到的高度。机床数控背景的企业进入工业机器人领域,具有先天性的优势。

1.2 工业机器人构成
工业机器人主要由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构,包括臂部、腕部和手部,有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有 3-6 个运动自由度,其中腕部通常有 1-3个运动自由度;驱动系统包括动力装置和传动机构,核心为减速器以及伺服电机,用以使执行机构产生相应的动作;控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号,并进行控制。

1.3 工业机器人分类
根据机器人的应用环境,国际机器人联盟(IFR)将机器人分为工业机器人和服务机器人,我国将机器人划分为工业机器人、个人/家用服务机器人、公共服务机器人、特种机器人四类。
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当前机器人领域国家标准有多个归口单位,导致机器人领域定义
不统一,本文根据工业机器人按照用途、结构形式以及负载等标准进
行分类。
按用途来分,工业机器人可分为焊接机器人、搬作业/上下料运机器人、喷涂机器人、加工机器人、装配机器人和洁净机器人等。按结构形式来分,工业机器人可分为直角坐标机器人、圆柱坐标机器人和关节型机器人三种,其中关节型工业机器人以 4-6 轴为主。按照负载来分,工业机器人可分为小型负载机器人(负载小于20Kg)、中型负载机器人(负载在 20~100Kg 之间)和大型负载机器人(负载大于 100Kg)。

1.4 工业机器人应用
工业机器人的具体功能主要细分为以下这些:
焊接和钎焊:用于弧焊、点焊、激光焊、钎焊及其他焊接。
涂层与胶封:用于粘胶、密封或类似材料的喷漆、上釉及其他点胶或喷涂
切割加工:用于激光、水刀或机械切割;磨削、去毛刺、抛光及其他加工
装配及拆卸:用于固定、压装、装配、安装及嵌入、拆卸等。
码垛搬运:用于金属铸造、塑料成型、冲压、锻造、钣金、机床加工、产品检测、检验、测试、码垛、包装、拾放、布料及其他机械加工的搬运与上下料。
其他:用于半导体用洁净室,平面显示器用洁净室,其他洁净室等。以及其它不包含在上述范围内的应用。

1.5 工业机器人产业链
产业链是产业经济学中的一个概念,是各个产业部门之间基于一定的技术经济关联,并依据特定的逻辑关系和时空布局关系客观形成的链条式关联关系形态。产业链的本质是一个具有某种内在联系的企业群结构,它是一个相对宏观的概念,存在两维属性:结构属性和价值属性。产业链中大量存在着上下游关系和相互价值的交换,上游环节向下游环节输送产品或服务,下游环节向上游环节反馈信息。
工业机器人产业链主要是由机器人零部件生产企业、机器人本体生产企业、代理商、系统集成商、最终用户构成。本体是机器人产业链的核心,通常,本体企业设计本体、编写软件,采购通过代理商销售给系统集成商,系统集成商直接面向终端客户。有的本体企业和代理商也会兼做系统集成商。
3.jpg
按照所提供产品的不同区分,工业机器人行业内企业可分为单元产品(零部件,本体)供应商和系统集成商两类。工业机器人的下游应用领域广泛,需求也各有不同,如喷涂、焊接、码垛等。单元产品供应商负责生产机器人本体,产品具有较高开放性、标准化程度高,可批量化生产。系统集成商则根据下游客户的需要,将单元产品组成可投入生产使用的生产系统,起着链接供需双方桥梁的纽带作用。

第二章 世界工业机器人产业发展分析
2.1 世界工业机器人产业整体情况
世界范围内,企业对机器人的运用越来越普及,尤其是工业方面,使用工业机器人的情况屡见不鲜。人力成本的快速上涨进一步推动了工业机器人产业的发展。如今,世界各国都在进行机器换人,希望把人力劳动从低端工作岗位释放出来,制造业自动化水平越来越高,工厂利用工业机器人获得了更低的成本、更高的效率和更快的生产速度。

2.1.1 世界工业机器人市场规模
2019年,全球工业机器人市场规模为159.0亿美元,占整体机器人市场规模的54.1%。其中亚洲销售额104.8亿美元,欧洲销售额28.6亿美元,北美地区销售额达到19.8亿美元。
中国、日本、美国、韩国和德国等主要国家销售额总计占到了世界销量的3/4,这些国家对工业自动化改造的需求激活了工业机器人市场,也使世界工业机器人使用密度大幅提升,目前在世界制造业领域,工业机器人使用密度已经超过了100台/万工人。

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