中国机器人产业调研分析

第一节 产业发展历史及现状

一、中国机器人发展历史

我国机器人的研究起步较晚，先后经历了二十世纪的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。1972年，中国科学研沈阳自动化所开始了机器人的研究工作。1977年，南开大学机器人与信息自动化研究所研制出我国第一台用于生物试验的微操作机器人系统。1985年12月12日，我国第一台重达2000公斤的水下机器人“海人一号”在辽宁旅顺港下潜60米，首潜成功，开创了机器人研制的新纪元。随后，我国研制的机器人相继问世；中国科学院沈阳自动化所研制成功体重36公斤，身高1米的缆浮游作业轻型“金鱼二号”水下机器人；中科院长春光机所发明的“四号遥控仿生载重步行机器人”，在1986年中国第二届发明展览会上获金牌奖；1987年诱惑的第十五届日内瓦国际发明与新技术展览会银牌奖。

中国机器人示范工程中心从1987年开始，先后制造了三台“水下机器人”，它们分别是：（1）1987年3月制造的身高4.7米，体重1200公斤的“老大瑞康四号机器人”；（2）1989年6月制造的“老三水下机器人”；（3）1990年9月制造的“老二中型机器人”。

1988年初，中国船舶总公司702所，研制成功了身高3.1米，体重650公斤的载人式“水下机器人”；1988年2月，国防科技大学研制成功六关节平面运动型“两足步行机器人”。

1994年10月，中科院沈阳自动化所研制成功的我国第一台无缆水下机器人“探索者号”长4.4米，宽0.8米，高1.5米，载体重2.2吨，最大潜水深度为1000米。它的研制成功，标志着我国水下机器人技术已走向成熟。

1995年5月，我国第一台高性能精密装配智能型机器人“精密一号”在上海交通大学诞生，它的诞生标志着我国已具有开发第二代工业机器人的技术水平。

1997年中科院沈阳自动化所研制成功的“6000米无缆自治水下机器人”，是我国863计划中的重中之重项目，获得2000年国家十大科技成果奖。2005年4月，中科院沈阳自动化所又研制成功星球探测机器人。2006年，我国又研制成功世界最大潜深载人潜水器“海极一号”，7000米的工作潜深，可以达到世界99.8%的海底，比世界上另外5台同类产品深500米。

2007年，我国首次在南极科考中应用极地冰雪面移动机器人和低空飞行机器人，完成了测量、科考等任务。2008年，我国首次在高纬度下使用机器人开展冰下试验应用。

经过30多年的发展，我国机器人的研究，有了长足的发展，有的方面已经达到了世界先进水平。但与先进的国家相比，还有恨大距离，从总体上来看，我国机器人研究仍然任重道远。

二、国内机器人市场规模分析

从我国工业机器人保有量来看，截止2007年底我国共有工业机器人2.39万台，是日本的1/15，北美的1/7，德国的1/6、韩国的1/3，随着我国产业升级的不断推进，我国工业机器人发展空间巨大。

2005-2009年我国工业机器人产量增长变化情况

单位：台

2004-2008年我国机器人行业销售收入分析

单位：千元

三、工业机器人市场应用领域

1、危险作业机器人发展迅速

中国科学技术部十八日下午在此间开幕的国家“十五”重大科技成就展上向媒体提供信息称，第十个五年计划期间，中国科技在先进制造与自动化领域取得多项重大成果，其中就包括国产危险作业机器人进入反恐、防暴领域应用。

据介绍，由广州卫富机器人有限公司研制的反恐排爆作业机器人具有探测及多种作业功能，通过有线或无线控制，能自由上下楼梯、爬坡、钻洞，手臂灵活地抓取和搬运超过十五公斤的危险品模拟物。目前，该公司已具备了年产三十台危险作业机器人的能力，并且已与公安部门签订合同、意向十多台。另据透露，该公司还正在研制新一代的反恐、防暴机器人。

与此同时，“十五”期间，针对电力输配电对超高压巡线与带电作业机器人的急需，中国科学家组织开发出具有自主知识产权的超高压输电线路故障巡检机器人、绝缘瓷瓶带电清扫机器人、变电站故障巡检机器人与高压输电线路带电检修机器人等电力作业机器人，已在电力系统中投入使用。另外，科研人员研制的医疗机器人已成功应用于远程医疗，并研制出遥操作辅助正骨医疗机器人系统样机。

在机器人研究方面，中国科学家还开发出一批智能仿生机器人系统，而且在当今世界机器人研究的热点和难点——仿人机器人领域也取得了突破。

官方提供的信息还显示，中国在高速磁浮交通工程建设技术和商业运营经验方面已处于世界领先水平，“十五”磁浮专项使全部自主研制的系统技术和设备实现系统初步集成，实现最高速度为时速一百公里的运行试验，下一步将对自主开发的全套系统开展最高时速五百公里的运行试验和认证，全面掌握高速磁浮交通设备制造和系统集成技术，建立技术标准体系，达到商业化应用水平。

2、医疗机器人市场空间较大

近几年，医疗机器人技术的研究与应用开发进展很快，科学家已经研制出可实施人体心脏手术的机器人。据业内人士预测，今后几年医疗机器人的研究与开发将进入一个新的发展时期。

早在1972年就有人提出开发医疗用遥控机器人的设想，但在当时人们普遍认为这是个相对遥远的问题。然而，随着原子能领域、宇宙开发领域的遥控机器人技术的发展以及虚拟现实技术的出现，医疗领域也出现了开发医用机器人的热潮。可以说，目前医疗领域的机器人技术是最发达的领域之一。

如今，人们不难看到使用机器人进行人体医疗手术的电视实况直播，机器人学会也经常召开有关医疗机器人的研讨会，甚至还出现了医疗机器人的专刊。可以说，医疗机器人已经成为外科学会和机器人学会共同关注的新兴技术领域，而这样的情况在其它领域是很少见的。

据日本机器人工业会对机器人产业的市场预测表明，今后医疗与社会福利领域作为应用机器人的五大重要领域之一将倍受重视。另据日本科学技术政策研究所预测，到2017年在医疗领域使用微型机器和机器人的手术将超过全部医疗手术的一半。

据日本《药事工业生产动态统计年报》统计，1998年日本国内医疗器械生产额约为15000亿日元，其中计算机体层扫描、核磁共振和超声波诊断装置等图像诊断设备占首位，约达3000亿日元（含进口部分达3800亿日元），腔镜等诊断器械占第7位，约达900亿日元（含进口部分达950亿日元），而高频手术刀等手术用器械占第16位，约达180亿日元（含进口部分达430亿日元）。从上述数据可以看出，在日本国内能够代替医生眼睛进行诊断的医疗装置发展速度较快，而能够代替医生手臂进行医疗的器械发展相对落后。所以，发展和应用医疗机器人势在必行。

机器人在应用上有两个突出的特点：一是它能够代替人类工作，代替人进行简单的重复劳动，代替人在脏乱环境和危险环境下工作，或者代替人进行劳动强度极大的工种作业；二是扩展人类的能力，它可以做人很难进行的高细微精密的作业，以及超高速作业等。医疗机器人正是运用了机器人的这两个特点。而医疗机器人在具备了机器人的两个基本的特点同时，还有其自身的选位准确、动作精细、避免病人感染等特点。譬如：在血管缝合手术时，人工很难进行细于1毫米以下的血管缝合，如果使用医疗机器人，血管缝合手术可以达到小于0.1毫米的精度；用医疗机器人进行手术避免了医生直接接触患者的血液，大大减少了患者的感染危险。

然而，事实上不可能把其它领域的机器人简单地应用到医疗领域。工业用机器人是以提高生产效率为目的的，面对的是工业产品，而医疗机器人要直接接触病人的身体，因此两种机器人在安全性能方面有很大的不同。由于过分考虑医疗机器人的安全性，所以造成了日本目前医疗机器人处在较落后的阶段。

近几年，心脏手术机器人、腔镜手术支援机器人和机器人手术钳的开发已经到了成熟阶段，它们的应用也颇受人们的关注。

心脏手术机器人属于遥控型机器人的一种。最早的遥控型机器人，是1948年美国为了处理放射性物质而开发的，后来被广泛应用于原子能工业。目前，在一些重点的核电站都装备了遥控操作的防灾机器人。1999年9月，日本茨城县铀燃料加工厂发生事故后，日本也开始着手研究遥控型防灾机器人。另外，遥控型机器人也已经应用到宇宙航天领域，如利用遥控型机器人进行卫星等航天器的各种作业等。随着遥控型机器人的开发进展，业内人士认为，开发机器人没有必要完全模仿人类的动作，只要采用机器人擅长的特定动作就可以了。

另外，随着网络通信技术与手段的普及，已开发出无论在什么地方都可以通过手机等的通信手段对国内外的机器人进行遥控操作的技术。在医疗领域，使用通信手段可以对远程医疗诊断进行指导，可以在遥远的地方通过网络画面随时观察遥控手术的情况。

腔镜手术支持机器人可以保证在不用剖腹的情况下，只要在患者腹部打几个孔，插入腔镜和手术钳，边看腔镜的画面边做腹内手术。这是一种低侵袭手术，对患者来说这种手术具有刀口小、恢复快、医疗费低等特点。据说，目前已有80%以上的胆囊切除手术采用这种技术。

以实现低侵袭手术为目的，一些企业和研究机构开始合作开机器人手术钳。这是一种应用遥控型机器人技术的高性能的手术钳。为了实现手术钳灵巧而自由地改变作业方向，研究人员在手术上安装了多节机械关节，再通过操作系统和作业功能系统，把操作功能和作业功能合为一体。这种系统还可以和以往的手术机械并用，动作范围大、时间短的手术由外科医生直接做，而对动作范围狭窄而细微的作业，则用机器人手术钳去完成。

目前医疗机器人的临床应用才刚刚开始，许多企业在加强这方面的研究与开发。但是，由于安全性能的评定以及相关的社会保险等问题尚不完善，医疗机器人的普遍使用还需要一段时间。

四、工业机器人区域应用特性

机器人的研究从一开始就是拟人化的，所以才有机械手、机械臂的开发与制作，也是为了以机械来代替人去做人力所无法完成的劳作或探险。但近十几年来，机器人的开发不仅越来越优化，而且涵盖了许多领域，应用的范畴十分广阔。大而言之，用之于太空开发，月球车，深海探测器，海洋石油开采，航天飞机机械臂等，小至微型手术机械，生命监测仪等。军事上的用途更是日新月异，从拆弹器、清除地雷器到无人驾驶飞机、战车，有人甚至预测未来战争可能如星球大战一样，是机器人的战争。至于工业、农业、遗传生物产业、医学、文化产业、电讯业、能源开发，都将因机器人的大量登场而出现产业革命。英国电讯公司未来学部门研究员曾因准确预测手机短讯、垃圾电邮及网上搜寻引擎的出现而闻名，在最近公布的科技展望五十年的预测中，其中就有数条是关于机器人的。工业机器人区域应用特性：

一、与人类社会的生活更为密切地结合起来，以为人作出更多的服务作为要素 

二十年后，家中扫除、清洁的工作或老人的护理保健的工作可能全由机器人取代。美国旧金山的医院已开始使用机器人为病人送药、配药的服务。美国的阿伊机器人公司生产的家用大扫除机器人产品，还有，家居的全自动化，无需驾驶的自动汽车，等等，实在无法一一计数或作出预计。 

二、仿生性，生物性的大趋向 

以趣味性、生物性来制造机器狗、猫、鱼等动物。譬如日本三菱重工附属公司Ryomei Engineering研制成功的金色机械鱼“金鱼虎”长1公尺，重25公斤，是一只不小的巨鱼，能自动畅游于水中，可协助监察桥梁的保安和搜集鱼汛的情况，监视河水污染等。索尼公司研制的Aibo机器狗会对主人声音有情绪反应，已能够模仿喜怒哀乐和恐惧等情绪，将来可出现代替真正导盲犬的机器狗。另外，电影《侏罗纪公园》的恐龙机器人等也是例子。这类仿生性机器人还被广泛用于军事上的侦察救险、情报传送，甚至杀敌于无形的手段上去。美国夏威夷大学设有水下机器人研究中心，已具相当规模。今年八月初俄罗斯迷你潜艇在海底为渔网所缠，困于190米下的深海，就得助于英国的“天蝎”号救援艇之助而脱险的，“天蝎”号就是海底机器人。 

三、最重要的发展是人性化 

在日本爱知举行的万国博览会，被称为机器人的大集合之展览会，有人甚至将之称作“机器人万国博览会”，从中亦可看出日本的这一产业优势及成果。在展场中，接待处、大会清扫工作、警备工作等，多以机器人的形式出现与取替。博览会期间还举办多项人与机器人有关的活动，其中最引人注目的还是人工智能及人性化的机器人的表演，譬如接待处的一位女性机器人能听、说六国语言，而且说话时眼、嘴皆会动，面部肌肉也有活动。大阪大学工学院在人工智能机器人的开发方面有不俗的成绩，石黑浩教授制作“Actroid Repliee”，以“电视台新闻播音员”的外貌现世，其手、头和上身皆可自如活动，外形逼真，惟妙惟肖。还有造型奇特有趣的高尔夫球机器人“坎迪—5”，它内置整个高尔夫球场的3D地形和球会会员的资料，并设置有全球卫星定位系统，能作360度自如旋转，它的系统将愈加精密，并更具人性化。

第二节 机器人进出口分析

一、2003-2008年机器人进口分析

2003-2008年我国机器人进口分析

单位：套、亿美元

目前，我国进口的工业机器人主要来自日本，2004年日本对华出口的机器人占我国进口的工业机器人的一半，其它如欧洲品牌机器人，如ABB、KUKA、COMAU，占据市场的另一半。随着我国从劳动密集型向现代化制造业方向发展，虽然机器人保有量达到一定的规模，但与发达国家相比仍然有不少差距。据了解近几年我国进口不断减少，是由于国外系统不适合国内企业的工艺现状；国内人员素质较低，培训跟不上；系统选型不合理，配置不当；缺乏足够的售前和售中技术支持；售后服务跟不上，造成进口机器人“水土不服”。国外机器人产品不仅价格昂贵，而且使用效果并不理想，这为我们自主生产机器人，满足国内市场需求，发展国产机器人及其自动化成套装备产业，提供了良好的机遇。

二、2003-2008年机器人出口分析

2003-2008年我国机器人出口分析

单位：套、亿美元

从2003年到2008年我国机器人出口的情况分析，我国机器人的出口数量有递减的趋势，但是出口机器人的金额在不断的递增，这说明我国的机器人技术不断地突破，在机器人产业上还有很多的不足之处。

第三节 国内产业技术及动态

一、国外机器人的最新进展

从机器人诞生到本世纪80年代初，机器人技术经历了一个长期缓慢的发展过程。到了90年代，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。除了工业机器人水平不断提高之外，各种用于非制造业的先进机器人系统也有了长足的进展。下将按工业机器人和先进机器人两条技术发展路线分述机器人的最新进展情况。 

1．工业机器人

（1）机器人操作机：通过有限元分析、模态分析及仿真设计等现代设计方法的运用，机器人操作机已实现了优化设计。以德国KUKA公司为代表的机器人公司，已将机器人并联平行四边形结构改为开链结构，拓展了机器人的工作范围，加之轻质铝合金材料的应用，大大提高了机器人的性能。此外采用先进的RV减速器及交流伺服电机，使机器人操作机几乎成为免维护系统。

（2）并联机器人：采用并联机构，利用机器人技术，实现高精度测量及加工，这是机器人技术向数控技术的拓展，为将来实现机器人和数控技术一体化奠定了基础。意大利COMAU公司，日本FANUC等公司已开发出了此类产品。

（3）控制系统：控制系统的性能进一步提高，已由过去控制标准的6轴机器人发展到现在能够控制21轴甚至27轴，并且实现了软件伺服和全数字控制。人机界面更加友好，基于图形操作的界面也已问世。编程方式仍以示教编程为主，但在某些领域的离线编程已实现实用化。

（4）传感系统：激光传感器、视觉传感器和力传感器在机器人系统中已得到成功应用，并实现了焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等，大大提高了机器人的作业性能和对环境的适应性。日本KAWASAKI、YASKAWA、FANUC和瑞典ABB、德国KUKA、REIS等公司皆推出了此类产品。

（5）网络通信功能：日本YASKAWA和德国KUKA公司的最新机器人控制器已实现了与Canbus、Profibus总线及一些网络的联接，使机器人由过去的独立应用向网络化应用迈进了一大步，也使机器人由过去的专用设备向标准化设备发展。

（6）可靠性：由于微电子技术的快速发展和大规模集成电路的应用，使机器人系统的可靠性有了很大提高。过去机器人系统的可靠性MTBF一般为几千小时，而现在已达到5万小时，几冬天可以满足任何场合的需求。

2．先进机器人

近年来，人类的活动领域不断扩大，机器人应用也从制造领域向非制造领域发展。像海洋开发、宇宙探测、采掘、建筑、医疗、农林业、服务、娱乐等行业都提出了自动化和机器人化的要求。这些行业与制造业相比，其主要特点是工作环境的非结构化和不确定性，因而对机器人的要求更高，需要机器人具有行走功能，对外感知能力以及局部的自主规划能力等，是机器人技术的一个重要发展方向。

（1）水下机器人：美国的AUSS、俄罗斯的MT-88、法国的EPAVLARD等水下机器人已用于海洋石油开采，海底勘查、救捞作业、管道敷设和检查、电缆敷设和维护、以及大坝检查等方面，形成了有缆水下机器人（remote operated vehicle）和无缆水下机器人（autonomous under water vehicle）两大类。

（2）空间机器人：空间机器人一直是先进机器人的重要研究领域。目前美、俄、加拿大等国已研制出各种空间机器人。如美国NASA的空间机器人Sojanor等。Sljanor是一辆自主移动车，重量为11.5kg，尺寸630~48mm，有6个车轮，它在火星上的成功应用，引起了全球的广泛关注。

（3）核工业用机器人：国外的研究主要集中在机构灵巧，动作准确可靠、反应快、重量轻、刚度好、便于装卸与维修的高性能伺服手，以及半自主和自主移动机器人。已完成的典型系统，如美国ORML基于机器人的放射性储罐清理系统、反应堆用双臂操作器，加拿来大研制成功的辐射监测与故障诊断系统，德国的C7灵巧手等

（4）地下机器人：地下机器人主要包括采掘机器人和地下管道检修机器人两在类。主要研究内容为：机械结构、行走系统、传感器及定位系统、控制系统、通信及遥控技术。目前日、美、德等发达国家已研制出了地下管道和石油、天然气等大型管道检修用的机器人，各种采机器人及自动化系统正在研制中。

（5）医用机器人：医用机器人的主要研究内容包括：医疗外科手术的规划与仿真、机器人辅助外科手术、最小损伤外科、临场感外科手术等。美国已开展临场感外科（telepresence surgery）的研究，用于战场模拟、手术培训、解剖教学等。法、英、意、德等国家联合开展了图像引导型矫形外科（telematics）计划、袖珍机器人（biomed）计划以及用于外科手术的机电手术工具等项目的研究，并已取得一些卓有成效的结果。

（6）建筑机器人：日本已研制出20多种建筑机器人。如高层建筑抹灰机器人、预制件安装机器人、室内装修机器人、地面抛光机器人、擦玻璃机器人等，并已实际应有和。美国卡内基梅隆重大学、麻省理工学院等都在进行管道挖掘和埋设机器人、内墙安装机器人等型号的研制、并开展了传感器、移动技术和系统自动化施工方法等基础研究。英、德、法等国也在开展这方面的研究。

（7）军用机器人：近年来，美、英、法、德等国已研制出第二代军用智能机器人。其特点是采用自主控制方式，能完成侦察、作战和后勤支持等任务，在战场上具有看、嗅和角摸能力，能够 自动跟踪地形和选择道路，并且具有自动搜索、识别和消灭敌方目标的功能。如美国的Navplab自主导航车、SSV半自主地面战车，法国的自主式快速运动侦察车（DARDS），德国MV4爆炸物处理机器人等。目前美国ORNL正在研制和开发Abrams坦克、爱国者导弹装电池用机器人等各种用途的军用机器人。

可以预见，在21世纪各种先进的机器人系统将会进入人类生活的各个领域，成为人类良好的助手和亲密的伙伴。

二、国内机器人技术分析

我国目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、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。“九五”期间我国工业机器人的需求量以每年30%以上的速度增长。2000年，我国工业机器人的拥有量约为3500台，其中以点焊、弧焊、喷漆、注塑、装配、搬运、冲压等各类机器人为主，销售额为6.7亿元。2008年我国工业机器人拥有量为31400台，主要应用与汽车及其零部件、电子电器等行业，其中汽车及其零部件是主要领域，占比超过了50%。

据专家对国内542家用户以及汽车、电子电器、工程机械3个行业的部分用户进行的统计分析，就全国而言，弧焊、点焊、装配、喷涂机器人应用的最多；其次是搬运、上下料（冲压、压铸、铸锻、注塑等用的大多是上下料机器人）；再次是包装、码垛、拆垛机器人和密封涂胶机器人；其它机器人用量很少。就行业而言，汽车行业以焊接、喷涂、涂胶作业较多，冲压、搬运、装配次之；电子电器行业集中在装配，如华录一家就用了近300台，其次是搬运和喷涂；工程机械行业集中用于弧焊，喷涂其次。此外包装、码垛、拆垛机器人目前主要用于石化、轻纺和烟草行业。

据对724家用户的统计分析，大机械行业（机械制造和汽车工业）用户共有467家，占用户的65%；电子电器和邮电通讯业用户有92家，占用户的13%。可见，目前国内工业机器人主要应用在汽车、机械制造等行业。

机器人及其自动化成套装备是指以机器人为核心，以信息技术和网络技术为媒介，将所有设备连接到一起而形成的大型自动化生产线。机器人及其自动化成套装备的拥有量和水平是衡量一个国家制造业综合实力的重要标志之一。机器人及其自动化成套装备已成为目前国内外极受重视的高新技术应用领域。

目前，国外机器人自动化生产线成套装备已成为自动化成套装备的主流以及未来自动化生产线的发展方向。

国外汽车行业、电子和电器行业、物流与仓储行业（企业级）等已大量使用机器人自动化生产线，从而保证了其产品的质量和生产的高效。典型的如机器人有大型轿车壳体冲压自动化系统技术和成套装备、大型机器人车体焊装自动化系统技术和成套装备、电子和电器等的机器人柔性自动化装配及检测成套技术和装备、机器人整车及发动机装配自动化系统技术和成套装备、AGV物流与仓储自动化成套技术及装备等，这些机器人设备的使用大大推动了这些行业的快速发展，提升了制造技术的先进性。

三、最新技术发展动态

机器人涉及到机械、电子、控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成。因此它的发展与上述学科发展密切相关。机器人在制造业的应用范围越来越广阔，其标准化、模块化、网络化和智能化的程度也越来越高，功能越来越强，并向着成套技术和装备的方向发展。机器人应用从传统制造业向非制造业转变，向以人为中心的个人化和微小型方向发展，并将服务于人类活动的各个领域。总趋势是从狭义的机器人概念向广义的机器人技术（RT）概念转移；从工业机器人产业向解决工程应用方案业务的机器人技术产业发展。机器人技术（RT）的内涵已变为“灵活应用机器人技术的、具有实在动作功能的智能化系统。”目前，工业机器人技术正在向智能机器和智能系统的方向发展，其发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化；控制技术的开放化、PC化和网络化；伺服驱动技  术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化；工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化  和智能化等方面。

免责申明：本文仅为中经纵横市场研究观点，不代表其他任何投资依据或执行标准等相关行为。如有其他问题，敬请来电垂询：4008099707。特此说明。