机器人

机器人是一种半自主或全自主工作的机器，集现代制造技术、新型材料技术和信息控制技术于一体，是智能制造的典型代表产品之一。根据用途划分，机器人可分为工业机器人、服务机器人和特种机器人。其中，工业机器人为面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人；服务机器人为应用于家庭或直接服务于个人的机器人，如扫地机器人、擦窗机器人、教育娱乐机器人、助老助残机器人、医疗康复机器人等；特种机器人为应用于特殊环境的机器人，如农业机器人、矿业机器人、建筑机器人、空间机器人、极地机器人、水下机器人等。

需求

近年来，我国机器人市场快速发展。2015—2021年，中国市场工业机器人消费量从7万台快速增长至27.1万台，年均增长25.3%，2021年中国工业机器人消费量占全球总量的比重超过50%，连续9年稳居全球最大工业机器人消费国地位。机器人作为新兴技术的载体和产业转型升级的重要支撑设备，对打造科技强国，推动产业智能化、数字化转型升级，满足人民美好生活需要具有重要意义。当前，我国已转向高质量发展阶段，建设现代化经济体系，构筑美好生活新图景，均对机器人存在迫切需求。预计到2025年中国工业机器人市场需求量将达到35万台，到2030年工业机器人市场需求量有望达到55万台；应用于家庭服务、教育娱乐、助老助残、医疗康复、公共服务、农业、建筑、矿业等领域的服务机器人与特殊机器人市场需求增速将逐步加快。

目标

到2025年，我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地。一批机器人核心技术和高端产品取得突破，整机综合指标达到国际先进水平，关键零部件性能和可靠性达到国际同类产品水平。机器人产业营业收入超过2500亿元。形成一批具有国际竞争力的领军企业及一大批创新能力强、成长性好的专精特新“小巨人”企业，建成3～5个有国际影响力的产业集群。制造业机器人密度实现翻番。

到2030年，我国机器人产业整体水平迈入全球第一梯队，形成一批影响力大、带动性强的原创性科技成果，建成完整的产业发展生态体系。到2035年，我国机器人产业综合实力达到国际领先水平，机器人成为经济发展、人民生活、社会治理的重要组成。

■■ 发展重点

1.重点产品

▶ 工业机器人

提升国产工业机器人性能及质量，使国产工业机器人在焊接、搬运、喷涂、加工、装配、洁净生产等领域实现规模化应用。积极研发能够满足智能制造需求，特别是与小批量定制、个性化制造、柔性制造相适应的，可以完成动态、复杂作业使命，可以与人类协同作业的机器人，不断拓展产品应用领域，主导国内市场。

▶ 服务机器人和特种机器人

重点开发家庭服务、教育娱乐、助老助残、医疗康复、公共服务、仿生拟人等服务机器人；重点开发农业机器人、建筑机器人、矿业机器人、安防机器人、极端环境作业机器人等特种机器人。

2.关键零部件

▶ RV减速器

重点发展当输出转速为15r/min时，额度输出转矩为3200～12000N·m的RV减速器。在额定工况下，精度寿命≥8000h，精度≤1arcmin，齿隙/回差≤1arcmin（弧分），温升≤60℃，噪声≤65dB，传动效率≥85%。

▶ 高性能谐波减速器

研发谐波减速器的先进制造技术和工艺，提高减速器的精度保持性（寿命）、可靠性，降低噪声，实现规模生产。在额定工况下，精度寿命≥15000h，背向间隙≤8arcsec（角秒或弧秒），传动误差＜30arcsec，噪声≤58dB，传动效率≥81%。

▶ 智能控制器

研发具有高实时性、高可靠性、多处理器并行工作或多核处理器的控制器硬件系统，实现标准化、模块化、网络化。突破多关节高精度运动解算、运动控制及智能运动规划算法，提升控制系统的智能化水平及安全性、可靠性和易用性。

▶ 机器人专用伺服电机

优化高性能伺服电机结构设计、制造工艺、自整定等技术，研制高精度、高功率密度的机器人专用伺服电机。

▶ 智能一体化关节

研制机构/驱动/感知/控制一体化、模块化机器人关节，研发伺服电机驱动、高精度谐波传动动态补偿、复合型传感器高精度实时数据融合、模块化一体化集成等技术，实现高速实时通信、关节力/力矩保护等功能。

▶ 新型传感器

研制三维视觉传感器、六维力传感器和关节力矩传感器等力觉传感器、大视场单线和多线激光雷达等产品，满足机器人智能化发展需求。

▶ 智能末端执行器

研制能够实现智能抓取、柔性装配、快速更换等功能的智能灵巧作业末端执行器，满足机器人多样化操作需求。

3.关键技术

▶ 设计技术

重点突破机器人本体及系统正向设计与优化技术、运动规划与控制技术、示教技术、编程技术、控制框架等设计技术。

▶ 测试标定

重点突破机器人核心部件综合性能测试评定方法、系统及标准，整机综合性能、可靠性、安全等级、智能化等级的测试评定方法、系统及标准，以及机器人产品伦理问题等。

▶ 智能技术

以提升机器人智能化水平为目标，分阶段开展作业、感知、交互等关键技术攻关。

▶ 软件技术

重点突破机器人操作系统、正向设计软件、仿真优化与应用工艺软件、集成系统仿真与示教软件、数字孪生软件、用户端应用软件App等。

4.关键材料

▶ 工业机器人专用润滑油脂

适宜的润滑剂是保证工业机器人长周期稳定运行的必要条件。发展工业机器人专用润滑油脂，满足-20℃使用要求，在机器人上实际使用1年润滑脂铁粉的含量不高于0.1%。

▶ 仿生材料

发展人工肌肉材料、人造皮肤材料等仿生材料，使机器人拥有更多类似于生物的形态与功能，能够在更多复杂环境中完成各类任务。

5.关键制造装备及检测设备

▶ 关键部件生产制造装备

重点发展机器人高精密减速器、高性能机器人专用伺服电机和伺服驱动器等关键部件所需锻造、热处理、精密加工等设备，重点发展一体化关节等新型关键部件生产制造装备。

▶ 检测设备

重点发展激光跟踪仪等机器人性能检测设备，以促进机器人关键性能的提升。

■■ 战略支撑与保障

（1）持续设立、落实“智能机器人”重点专项，实施“智能制造和机器人”重大工程，支持和推动机器人自主创新能力建设。

（2）实施“机器人+”应用行动，挖掘用户真实需求，推动用户龙头企业率先采用国产机器人，带动行业推广，构建国产机器人应用生态。

（3）推进产业链上中下游协同攻关，从供需两侧合力攻关关键技术及产品，提升产业链供应链稳定性和竞争力。

（4）加强机器人设计、制造标准及重点应用标准的研究制定，推动产业高质量发展。

（5）加强机器人理论与工程能力相结合的人才培养，为产业发展提供原动力。

■■ 技术路线图

机器人产业发展技术路线图如图2-2所示。