機器人

機器人是一種半自主或全自主工作的機器，集現代制造技術、新型材料技術和信息控制技術為一體，是智能制造的典型代表產品之一。機器人包括在制造環境下應用的工業機器人和非制造環境下應用的服務機器人兩大類。其中，服務機器人根據應用環境不同又分為應用于家庭或直接服務于人的個人/家用服務機器人和應用于特殊環境的專業服務機器人。

需求

近年來，我國機器人市場快速發展。2018年，中國工業機器人銷量達到15.6萬臺。伴隨勞動力成本上升、工業轉型升級、老齡化加劇及科技的快速發展，未來我國無論對工業機器人還是服務機器人都有巨大需求。預計到2020年，中國工業機器人市場年需求量將達到17萬臺，到2025年，工業機器人市場年需求量有望達到30萬臺；用于公共安全、公共服務、救災救援、教育娛樂、家政服務、助老助殘、醫療康復的服務機器人市場需求增速將逐步加快。

目標

到2020年，基本建成以市場為導向、企業為主體、產學研用緊密結合的機器人產業體系。擁有自主知識產權的國產工業機器人實現批量生產及應用，國產關鍵零部件部分滿足市場需求；國產服務機器人在助老助殘、醫療康復、社會服務、救災救援等領域實現批量生產及應用；擁有3家以上具有國際競爭力的龍頭企業。

到2025年，形成完善的機器人產業體系，機器人研發、制造及系統集成能力力爭達到世界先進水平。擁有自主知識產權的國產工業機器人實現規模化生產及應用，國產關鍵零部件基本滿足市場需求，產品平均無故障時間（MTBF）達到8萬小時，產品綜合技術指標達到國際先進水平；國產服務機器人實現大批量規模生產，在人民生活、社會服務和國防建設中開始普及應用，部分產品實現出口；有1～2家企業進入世界前五名行列。

到2030年，我國成為全球最大的機器人制造和應用國。擁有自主知識產權的國產工業機器人部分技術指標達到國際領先水平，國產服務機器人達到國際先進水平，初步邁入機器人強國行列。

發展重點

1. 重點產品

工業機器人

多關節機器人、平面多關節機器人、并聯機器人、協作機器人、復合機器人、移動機器人等實現系列化開發及批量生產，國產工業機器人在焊接、搬運、噴涂、加工、裝配、檢測、清潔生產等領域實現規模化應用。積極研發能夠滿足智能制造需求，特別是與小批量定制、個性化制造、柔性制造相適應的，可以完成動態、復雜作業使命，可以與人類協同作業的機器人。

服務機器人

重點開發助老助殘、家庭服務、公共服務、教育娛樂、醫療康復等個人/家庭和社會服務領域機器人；重點開發空間機器人、救援機器人、能源安全機器人、國防機器人、無人機、無人船等特種機器人。

2. 關鍵零部件

機器人用高精密擺線針輪減速器

傳動精度和回差在全生命周期保持小于1角分，在額定工況下的傳動效率大于80%，噪聲小于75dB，溫升小于45℃，壽命大于6000h，額定輸出轉矩100～6000N·m，加速度轉矩200～12000N·m，瞬時加速轉矩500～30000N·m。

機器人用高精密諧波減速器

傳動精度和回差在全生命周期保持小于1角分，在額定工況下的傳動效率大于80%，允許最高輸入轉速6000r/min，壽命大于10000h，額定輸出轉矩4～500N·m，加速度轉矩8～1100N·m，瞬時加速轉矩16～2200N·m。

高速高性能機器人控制器

重點開發具有高實時性、高可靠性、強計算能力的控制器硬件系統，實現模塊化、標準化、網絡化的開放型控制器，控制軸數不小于24軸，插補周期小于2ms。

伺服驅動器

供電電壓220～380V，連續輸出電流1～50A，過載能力方面，承受2倍過載的持續時間為2s、3倍過載的持續時間為1s、5倍過載的持續時間為0.3s；空載速度環帶寬1000Hz以上，通信方式CAN、EtherCAT、PowerLink總線接口。

高精度機器人專用伺服電機

供電電壓為220～380V，功率為0.1～15kW，過載能力方面，承受2倍過載的持續時間為2s、3倍過載的持續時間為1s、5倍過載的持續時間為0.5s；轉速為1500～6000r/min，額定輸出扭矩0.32～32N·m，峰值扭矩為1.6～160N·m。

傳感器

重點開發力矩、視覺、觸覺、光敏、電子皮膚、關節位置、單線/多線激光掃描雷達等傳感器，滿足國內機器人產業的應用需求。

末端執行器

重點開發裝在機器人手腕前端，用于直接執行工作任務，能夠實現靈巧作業、重載抓起、柔性裝配、快速更換的末端執行器。

3. 關鍵共性技術

整機技術

以機器人的譜系化設計和批量化制造，提高機器人產品的控制性能、人機交互性能和可靠性性能，提高機器人負載/自重比、人機協作安全為目標，分階段開展關鍵共性技術攻關。

部件技術

以突破機器人關鍵部件，滿足國內市場應用，滿足人機協作機器人的關鍵部件需求，滿足新型機器人關鍵部件需求為目標，分階段開展關鍵共性技術攻關。

軟件技術

以突破機器人操作系統及功能軟件關鍵技術，滿足市場應用需求為目標，分階段開展關鍵共性技術攻關。

集成技術

以提升機器人任務重構、偏差自適應調整的能力，提高機器人在人機共存環境中完成復雜任務的能力為目標，分階段開展關鍵共性技術攻關。

4. 關鍵材料

隨著機器人技術的進步、市場規模和品類的擴大，不僅帶動相關材料需求規模的增加，同時對相關材料的性能、種類也將提出更高的要求。

輕量化材料

多種材料組合的輕量化結構是機器人的發展方向。鋁合金、鈦合金、鎂合金等高性能輕質合金材料，以及高性能復合材料將是機器人發展過程中常見和應用較多的輕量化材料。

功能材料

柔性導電材料、柔性半導體材料、電能轉換材料、熱能轉換材料、機械能轉換材料等功能材料的開發和應用，推動機器人向著更靈活、更智能的方向發展。

仿生材料

人工肌肉材料、生物材料等仿生材料的發展，使機器人擁有更多類似于生物的形態與功能，能夠在更多復雜環境中完成各類任務。

5. 關鍵專用制造裝備

機器人高效自動化裝配線

加快發展機器人整機制造過程中用于裝配、檢測、打標、包裝等工序的成套生產裝備，降低人工成本，提高機器人產品的一致性、可靠性、可維護性。

關鍵部件生產制造裝備

重點發展機器人高精密減速器、高性能機器人專用伺服電機和伺服驅動器等關鍵部件所需鍛造、熱處理、精密加工等設備，重點發展一體化關節等新型關鍵部件生產制造裝備。

檢測設備

重點發展激光跟蹤儀、振動分析儀等機器人性能檢測設備，以促進機器人關鍵性能的提升。

戰略支撐與保障

（1）持續設立、落實“智能機器人”重點專項，實施“智能制造和機器人”重大工程，支持和推動機器人自主創新能力建設。

（2）加強和完善國家機器人創新中心建設，開展機器人共性技術和關鍵技術研究。

（3）加強和完善國家機器人檢測與評定中心建設，實現機器人及其關鍵零部件性能檢測能力及可靠性和安全性評價能力，推廣機器人評價、認證體系。加強國家機器人檢測與評定中心在檢測、認證、培訓、信息化服務等方面的能力建設，滿足不斷發展的機器人產業新需求。

（4）加強機器人基礎共性標準、關鍵技術標準、安全標準和重點應用標準的研究制定，積極參與國際標準化工作。

技術路線圖

機器人領域技術路線圖如圖2-2所示。