龔黎明博士，IEEE高級會員，入選廣東省珠江人才計劃。主要研究領域包括新型永磁電機的驅動控制及功率半導體器件的應用研究及產品開發。2004-2008年就職於艾默生網絡能源有限公司，從事工業用變頻器、大功率直流驅動器的產品開發工作，獲艾默生榮譽獎。2012年博士畢業於英國謝菲爾德大學，獲DHPA英國政府獎學金。2012年加入美的集團，歷任美的集團上海研發中心電控團隊負責人，美的集團中央研究院驅動控制技術負責人，美的集團運動控制業務中國區研發中心負責人。發表學術論文14篇，其中3篇發表在國際一級雜誌上（IEEETrans.）；持有各類發明專利十多項； 2017年獲佛山市科學技術獎勵。
隨著科學技術的不斷髮展，不遠的將來可以實現這樣一個暢想——能夠看到融合機器在沒有彩排的情況下，進行即性的現代舞表演。
圖1 全球工業機器人使用密度
國際機器人聯合會根據全球機器人使用狀況作出工業機器人使用密度（圖1）的定義，即每一萬名產業工人對應的機器人使用量。圖1中的數據客觀真實地反映了一個國家的自動化水平，且從2016年的數據可以看出，全球平均工業機器人密度為74%，超過平均線的有81個國家，第一名是韓國，有631臺，這與韓國的汽車製造業和3C電子產業密不可分。第二名是新加坡，將近90%以上的工業機器人應用在電子產業中。第三、四名分別是德國和日本，平均為300臺，他們是工業機器人研發大國，也是機器人使用的高密度區域。
中國位於第23名，成長非常快，同比增長超過50%，平均線也是水漲船高。然而從調研機構反饋的數據來看，我國離平均線還存在一定差距。在市場保有量方面，中國是製造業大國，產業落地的基礎巨大。與日本相比，過去五年工業機器人市場份額一直為全球第一，且去年同比增長超過50%。
機器換人的必要性與經濟性。從必要性來講，2050年中國將有35%的人口超過60歲，成為世界上老齡化最嚴重的國家之一。從經濟性來講，製造業平均工資持續快速增長，2010年—2017年複合增長率高達12.30%。調研的數據顯示，六度機器人國產十萬左右，投資收益期一到兩年，經濟性已到達臨界點。
從國家戰略來看，中國製造2025的戰略規劃是中國政府實現從製造大國到製造強國戰略轉變的第一個十年規劃。2016年三部委聯合發佈了“十三五”規劃，從產業規模到技術創新，再到人員培養都提出了具體的數字指標。
圖2 中國進口機器人來源地區分佈
發展趨勢——國產化。如圖2所示，中國海關統計數據表明，從過去三年中國工業機器人進出口的來源分佈來看，日本一直是我國最大的進口來源國，遠遠超過其他區域。整個機器人是多層次的系統，最底層是核心部件，生產該部件的企業僅中國就超過100家。上層是機器人本體企業，有400多家。再上一層是系統集成，共有3千多家。在3千多家系統集成商中，2017年營收規模超過1億元人民幣的，不足100家。所以目前工業機器人進口價格逐年走低，最近五年年均降幅為5.5%。
再從工業機器人的主要組成部分來看，重要的核心部件，減速器、伺服驅動系統、控制器、機械本體，前三者成本佔比近七成，因此國產化的關鍵是三大核心部件的國產化。2017年，我國工業機器人國產化率不足30%，計劃到2020年，達成國產化率50%的目標。
三個核心部件國產化的情況如下，一是減速器，從空間地理分佈上來看，長三角地區已經成為我國工業機器人減速器的生產中心，聚集著大量的減速器生產廠家。從技術角度來講，工業機器人減速器有兩種，一種是RV減速器，RV減速器是在擺線針輪傳動基礎上發展起來的，具有二級減速和中心圓盤支承結構。自1986年投入市場以來，因其傳動比大、傳動效率高、運動精度高、回差小、低振動、剛性大和高可靠性等優點是機器人的“御用”減速器，代表企業是日本的Nabtesco。RV減速器是我國的弱項，核心難點在於基礎工業和工藝。第二種是諧波減速器，由諧波發生器、柔性論和剛輪三部分組成，其工作原理是由諧波發生器使柔輪產生可控的彈性變形，靠柔輪與剛輪齧合來傳遞動力，並達到減速的目的；按照波發生器的不同有凸輪式、滾輪式和偏心盤式。諧波減速器傳動比大、外形輪廓小、零件數目少且傳動效率高，代表企業是Harmonic Drive，國產諧波減速器與國外相比差距不大，但2017年減速器國產化率不足20%。
伺服驅動系統。2017年機器人用伺服驅動系統佔整個交流伺服市場份額28%，預計2020年將提升至35%以上。從整個伺服系統在國產化的比例上來看，其發展趨勢非常明顯的，2017年國產化率將近20%，大陸品牌和臺灣品牌分別佔據10%。2017年機器人總體銷售量為13.6萬臺，銷量好的廠家僅僅為兩三千臺，由此可見，作為機器人系統的核心部件，伺服驅動系統總體用量還是不大。
控制器。控制器市場情況稍好，國產化較為成熟，特別是在硬件領域，與國外的差距不大。但在控制軟件算法和開發平臺易用性方面，尚未形成市場競爭優勢，與國外的差距還比較明顯。
發展趨勢——柔性化。這裡主要是從企業角度講柔性化。3月30日CCTV2“經濟信息聯播”播出浙江義烏“世界盃訂單”。當媒體詢問企業不使用機器人的原因時，企業稱，從經濟性的角度來講使用機器人有很大的優勢，但由於訂單是中小訂單，一個版型幾個小時可能就要切換另外一個版型，這是機器人無法解決的問題。目前消費不斷升級，消費需求越來越呈現出多樣化和個性化的特徵，這要求從研發到供應鏈，再到生產製造，整個環節的柔性化。工業機器人作為關鍵組成部分，它的柔性化對整個系統有著非常重要的意義。
從工業機器人代系發展來講，它是一個開放系統，搭配著感知系統和機器視覺。20世紀90年代生產的桑塔納，如今卻不能再滿足人們的需求，人們希望有更好的配置，更舒適的價值體驗和輔助的駕駛功能，這也是無人駕駛逐漸興起的原因之一。
隨著人工智能的不斷興起，讓機器人具有自主規劃、自主決策的能力，是機器人發展的必然方向。而且機器人技術作為一個系統技術，對新技術具有極強的 接納能力，因此新技術融合是未來機器人發展源源不斷的動力。
高端產業低端化的挑戰。機器人產業的規模，雖然發展速度很快，但從工業機器人實際現狀來看，存在低水平重複建設的問題，企業小、散、弱的根本問題還沒有得到解決。在技術方面，很多核心技術，包括基礎的學科前沿問題，都需要向海外企業學習。在核心零部件方面，我國的國產化比例不高，成本優勢問題還沒有得到解決。
機器人的研發、製造與應用之間缺乏有效鏈接的挑戰。機器人相關技術研發領先的高校和科研院所並不具備市場開拓能力，只有產業鏈完全打通才能夠解決此類問題。
自主創新能力不足的挑戰。我國專利申請的數量呈下降趨勢，專利類型偏重機械方向，控制類偏少。同時高校在專利申請上活躍度比較高，而企業申請數量偏少。
關於中美貿易。我國目前的工業機器人進口主要來自日本和德國，出口直接影響不大，但間接影響難以評估。在中美技術合作方面，收購美國企業會帶來很大影響，不利於機器人行業的發展。但是美國進口電子產品的關稅提高，可能會對我國的機器人產業帶來契機。
美的集團作為一個典型的製造性企業，在工業自動化和機器人這一領域擁有一定貢獻。2015年美的集團與日本安川成立合資公司，並於2016年併購庫卡，目前持有股權約95%。2017年年報顯示，庫卡全球營收267億人民幣，同比增長18%，創造了庫卡在歷史上最好的成績。2017年美的集團併購以色列運動控制企業Servotronix，另外美的庫卡智能製造產業基地於今年3月份在順德動工，計劃在2024年機器人年產達到7.5萬臺。
本文根據作者在2018國家機器人發展論壇上所作大會報告的速記整理而成
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