1.3.2 我国机器人发展历史

1.工业机器人

我国工业机器人的研究始于20世纪70年代，一些高校从机器人运动学、机构学等理论方面开展研究。1985年，随着发达国家开始大量应用工业机器人，我国在“七五”科技攻关计划中将工业机器人列入发展计划；1986年，我国将智能机器人列入了国家高技术研究发展计划（“863计划”），这一阶段开展了工业机器人基础技术、基础元器件、若干类机器人型号样机的攻关，先后研制出点焊、弧焊、喷漆、搬运等型号的机器人样机以及谐波传动组件、焊接电源等，形成了中国工业机器人发展的第一次热潮。

进入20世纪90年代后，我国“863计划”确定了特种机器人与工业机器人及其应用工程并重、以应用带动关键技术和基础研究的发展方针，这一阶段共研制出平面关节型装配机器人、直角坐标机器人、弧焊机器人、点焊机器人以及自动引导车等7种工业机器人系列产品、102种特种机器人，实施了100余项机器人应用工程，其中58项关键技术和应用基础技术的研究成果达到或接近国际先进水平。在20世纪90年代末期，我国建立了9个机器人产业化基地和7个科研基地，包括沈阳新松机器人自动化股份有限公司、哈尔滨博实自动化股份有限公司、北京机械工业自动化研究所机器人中心、海尔机器人公司等，机器人产业化基地为我国机器人产业发展奠定了基础。

进入21世纪，国家中长期科学和技术发展规划纲要突出增强自主创新能力这一条主线，着力营造有利于自主创新的政策环境，加快促进企业成为创新主体，大力倡导企业为主体，产学研紧密结合。国内一大批企业或自主研制或与科研院所合作，进入工业机器人研制和生产行列，我国工业机器人进入了初步产业化阶段。在这一阶段，先后涌现出新松、博实股份、奇瑞装备、巨一焊接、广州数控、沃迪、青岛软控等数十家从事工业机器人生产的企业，其中具有代表性的有沈阳新松机器人自主研制的RD120-A点焊机器人RH6-A 6kg弧焊机器人和电阻焊控制器（图1-6），这两款机器人可广泛应用于汽车整车及其零部件的焊装工程；新松AGV机器人广泛应用于汽车制造、机械加工、电子、纺织、造纸、卷烟、食品、印刷、图书出版等行业，占据国内AGV市场较大的份额，并进入国际市场，先后出口到美国、韩国、俄罗斯、加拿大等国家。哈尔滨博实自动化股份有限公司研制的搬运机器人广泛应用于石化行业粉粒料和橡胶的后处理生产线中，实现年销售量近100台。天津大学先后开发了Diamond、Delta—S和Cross—IV等具有自主知识产权且性能达到国际先进水平的2～4自由度高速搬运机器人的3个系列新产品，在锂电池分选、医药软袋、果奶和塑性炸药等10余条包装和搬运自动化生产线上得到成功应用。巨一自动化装备有限公司汽车白车身机器人焊装成套技术已经在一汽、东风、北汽、奇瑞、江淮、长城等国内整车企业和伊朗、埃及等国外的整车企业中得到了广泛应用，为客户方提供焊装生产线40多条。奇瑞装备有限责任公司与哈尔滨工业大学合作研制的165kg点焊机器人，已在线应用约50台，分别用于焊接、搬运等场合，自主研制出我国第一条国产机器人自动化焊接生产线，可实现S11车型左、右侧围的生产（图1-7）。

我国机器人的发展经历了一系列国家攻关计划支持的应用工程开发，但与国外先进水平相比，仍有很大差距。目前国产工业机器人的生产规模正在逐年扩大，市场占有率也在逐年增加，但部分关键配套的单元部件和器件始终依赖进口。随着我国经济的高速增长，汽车、3C电子、电商物流等行业对机器人的需求量急剧增加，ABB、发那科、库卡等国外知名企业纷纷在中国建厂，这些国外知名品牌工业机器人的价格逐年下降，国产机器人的发展将面临较大的挑战。

经过多年的发展，我国工业机器人产业已经初具规模，目前我国已生产出控制器、伺服电机和驱动器、谐波减速器等机器人关键元器件，开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆、打磨、协作机器人等工业机器人。一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线，一批机器人技术的研究人才也涌现出来，某些关键技术也已经达到或接近世界水平。2015—2019年，我国工业机器人产量持续增长，2019年度国内工业机器人产量累计达18.69万套，同比增长27%。受疫情影响，宏观经济受到冲击，国内汽车、电子等机器人下游行业的发展受限，机器人需求增速放缓。2020年上半年，工业机器人产量出现负增长。同时，国内的机器人企业多为系统集成商，产业发展更接近于以系统集成商为主的美国模式，单元产品外购或贴牌，为客户提供交钥匙工程。

此外，产业借助资本的力量，企业通过IPO不断发展壮大，其中汇川技术、埃斯顿等优质企业在伺服技术方面走在行业前列；慈星股份、新时达、固高等在工业机器人控制器方面较早布局；中大力德、双环传动、秦川机床等具有代表性的公司涉足减速机的研发；黄河旋风、拓斯达、埃斯顿、博实股份、天奇股份等一批公司逐渐成为工业机器人集成应用领域的佼佼者。

2.服务机器人

我国自20世纪90年代中后期开始服务机器人的研究，经过20多年的发展，在服务机器人技术上取得了突破性的进展。

2005年，哈尔滨工业大学研制出一款家政服务机器人，具有自主看家、清扫垃圾、整理物品等功能；沈阳新松机器人自动化股份有限公司研发了一款以监控、检测为主的第二代智能机器人，其通过传感器接收漏水、漏气等信息，当出现异常的情况时，可以以手机短信的形式向主人传达警报信号。

在仿生机器人方面，由浙江大学研制的Wu和Kong仿人机器人既能跟人对打，又可以双机器人对打，目前跟人最高可以对打145个回合，跟机器人最高可以对打114个回合。同时，Wu和Kong也是世界上唯一一个可以接打旋转球的机器人系统。

在水下机器人方面，2011年，由中国船舶重工集团公司第702研究所、中科院沈阳自动化研究所和声学研究所等多家科研机构与企业联合攻关，攻克了深海技术领域的近底自动航行和悬停定位、高速水声通信、充油银锌蓄电池容量等一系列技术难关，设计完成的7000m级“蛟龙号”顺利完成5000m海试。北京航空航天大学机器人研究所在仿生水下机器鱼方面取得了进展，研制的SPC机器鱼在长航时、高机动性等方面获得突破，并应用于水质检测。

在医疗康复机器人研究方面，北京航空航天大学机器人研究所联合海军总医院，在国内率先进行医疗脑外科机器人的研究，突破了机器人机构综合与优化、医学图像处理、导航定位、手术规划等关键技术。重庆金山科技集团于2001年开始在国内最先研发胶囊内镜微机电系统，突破了低功耗图像采集与处理系统设计、近距宽景非球面镜头设计、无线传输设计和封装工艺等关键技术，于2004年初研制成功原理样机，并于2005年实现产品定型。此外，哈尔滨工业大学机器人研究所及天津大学也在微创、腹腔外科手术机器人等领域进行了相关研究工作，包括华中科技大学的肢体康复机器人、上海交通大学的智能轮椅、山东建筑大学的中医按摩机器人、北京航空航天大学的床椅一体化机器人等在内的康复机器人都得到了深入的研究与发展。

我国企业正在携手国内外科研院所进军服务机器人产业，已有超过180家企业面向家庭开发出服务机器人产品，涌现了一批服务机器人行业领先的科研机构和企业。我国服务机器人产业起步较晚，与国外相比仍然存在一定的差距。我国服务机器人市场从2005年开始初具规模，目前服务机器人在中国市场的渗透率较低。以普及率最高的家庭服务机器人和近年来刚需逐渐凸显的医疗机器人为例，我国家庭服务机器人的年销售额已经达到近10亿元，但是沿海城市的产品渗透率仅为5%，内地城市为0.4%；而美国家庭机器人产品的渗透率已经达到16%。

服务机器人产业在我国的发展受以下因素驱动：第一，发展服务机器人是应对人口老龄化，提高残障人群生活质量的必要选择。个人/家用服务机器人和医疗机器人将成为人口老龄化和残疾人比例高的应对方案。同时，服务机器人还能够为残疾人的行动与生活自理提供帮助，服务机器人的市场空间和需求巨大。第二，服务机器人是劳动力成本上升的替代选择。未来，我国家用服务机器人的市场规模巨大。第三，特殊工作环境催生了特种服务机器人新品种。现代的生产和救援工作有些需要工人暴露在危险的环境（有毒气体、易爆环境）中，在极端恶劣的条件下，工人的身体健康难以得到保障，因此特殊环境作业有赖于特种服务机器人。

近年来，随着技术的突破以及核心零部件成本的下降，服务机器人在各个领域不断加速渗透。作为更接近消费端的服务机器人，在人口老龄化加剧以及劳动力成本上升等因素的推动下，未来市场的发展空间非常广阔。首先，专业服务机器人在商用的各个行业中都有广阔的发展前景，在医疗、金融、仓储/物流、客服/餐饮等领域中，专业服务机器人市场潜力巨大。现阶段，医疗机器人、物流机器人等是服务机器人主要的应用领域。其次，服务机器人走进人们的生活，包括扫地机器人、割草机器人、教育娱乐机器人等。

2019年，全球服务机器人的销量为2337.3万台，销售额达169亿美元。其中，专用服务机器人的销售额达112亿美元，个人/家用服务机器人的销售额达57亿美元。随着人工智能和物联网技术的不断发展，技术升级、成本下降，服务机器人的应用领域在不断拓展，销量也有了大幅提升。2010—2019年，全球服务机器人销量逐年增长。其中，专用服务机器人2010年销量为1.5万台，2019年上升至17.3万台，增长非常迅速。而个人/家用服务机器人的销量更是高达2320万台，同比增长34%。近年来，扫地机器人和娱乐机器人这两个领域的销售价格持续下降，逐渐进入家庭。为老年人或残障人士提供服务的康复机器人的需求在持续增长，许多国家的研究项目都集中在这一市场，未来发展潜力巨大。同时，在制造业、服务业快速发展的推动下，电商和物流行业高速增长。京东、亚马逊、阿里巴巴、申通、顺丰等国内外电商巨头和快递龙头企业大规模运用分拣机器人、AGV、无人仓库，机器人和智慧物流已成为物流行业的发展趋势。而物流机器人作为推动智慧物流发展的重要技术装备，正呈现高速发展的趋势。

此外，市场上涌现出许多优秀的机器人企业。ABB、库卡等国外厂商在控制器等零部件领域占据先发优势；国内企业在激光雷达传感器、AI芯片等新兴技术领域寻求突破，目前已取得阶段性成果，主要企业有沈阳新松、地平线、寒武纪等。在操作系统和软件服务上，国内企业在人工智能的浪潮中保持了国际领先地位。整机制造企业有康力优蓝、沈阳新松、优必选、科沃斯等。