【通讯专题】美的集团龚黎明：人机新世代——中国机器人产业发展的机遇与挑战

2018 年 6 月 22 日 中国自动化学会

随着科学技术的不断发展，不远的将来可以实现这样一个畅想——能够看到融合机器在没有彩排的情况下，进行即性的现代舞表演。

图1 全球工业机器人使用密度

国际机器人联合会根据全球机器人使用状况作出工业机器人使用密度（图1）的定义，即每一万名产业工人对应的机器人使用量。图1中的数据客观真实地反映了一个国家的自动化水平，且从2016年的数据可以看出，全球平均工业机器人密度为74%，超过平均线的有81个国家，第一名是韩国，有631台，这与韩国的汽车制造业和3C电子产业密不可分。第二名是新加坡，将近90%以上的工业机器人应用在电子产业中。第三、四名分别是德国和日本，平均为300台，他们是工业机器人研发大国，也是机器人使用的高密度区域。

中国位于第23名，成长非常快，同比增长超过50%，平均线也是水涨船高。然而从调研机构反馈的数据来看，我国离平均线还存在一定差距。在市场保有量方面，中国是制造业大国，产业落地的基础巨大。与日本相比，过去五年工业机器人市场份额一直为全球第一，且去年同比增长超过50%。

机器换人的必要性与经济性。从必要性来讲，2050年中国将有35%的人口超过60岁，成为世界上老龄化最严重的国家之一。从经济性来讲，制造业平均工资持续快速增长，2010年—2017年复合增长率高达12.30%。调研的数据显示，六度机器人国产十万左右，投资收益期一到两年，经济性已到达临界点。

从国家战略来看，中国制造2025的战略规划是中国政府实现从制造大国到制造强国战略转变的第一个十年规划。2016年三部委联合发布了“十三五”规划，从产业规模到技术创新，再到人员培养都提出了具体的数字指标。

图2 中国进口机器人来源地区分布

发展趋势——国产化。如图2所示，中国海关统计数据表明，从过去三年中国工业机器人进出口的来源分布来看，日本一直是我国最大的进口来源国，远远超过其他区域。整个机器人是多层次的系统，最底层是核心部件，生产该部件的企业仅中国就超过100家。上层是机器人本体企业，有400多家。再上一层是系统集成，共有3千多家。在3千多家系统集成商中，2017年营收规模超过1亿元人民币的，不足100家。所以目前工业机器人进口价格逐年走低，最近五年年均降幅为5.5%。

再从工业机器人的主要组成部分来看，重要的核心部件，减速器、伺服驱动系统、控制器、机械本体，前三者成本占比近七成，因此国产化的关键是三大核心部件的国产化。2017年，我国工业机器人国产化率不足30%，计划到2020年，达成国产化率50%的目标。

三个核心部件国产化的情况如下，一是减速器，从空间地理分布上来看，长三角地区已经成为我国工业机器人减速器的生产中心，聚集着大量的减速器生产厂家。从技术角度来讲，工业机器人减速器有两种，一种是RV减速器，RV减速器是在摆线针轮传动基础上发展起来的，具有二级减速和中心圆盘支承结构。自1986年投入市场以来，因其传动比大、传动效率高、运动精度高、回差小、低振动、刚性大和高可靠性等优点是机器人的“御用”减速器，代表企业是日本的Nabtesco。RV减速器是我国的弱项，核心难点在于基础工业和工艺。第二种是谐波减速器，由谐波发生器、柔性论和刚轮三部分组成，其工作原理是由谐波发生器使柔轮产生可控的弹性变形，靠柔轮与刚轮啮合来传递动力，并达到减速的目的；按照波发生器的不同有凸轮式、滚轮式和偏心盘式。谐波减速器传动比大、外形轮廓小、零件数目少且传动效率高，代表企业是Harmonic Drive，国产谐波减速器与国外相比差距不大，但2017年减速器国产化率不足20%。

伺服驱动系统。2017年机器人用伺服驱动系统占整个交流伺服市场份额28%，预计2020年将提升至35%以上。从整个伺服系统在国产化的比例上来看，其发展趋势非常明显的，2017年国产化率将近20%，大陆品牌和台湾品牌分别占据10%。2017年机器人总体销售量为13.6万台，销量好的厂家仅仅为两三千台，由此可见，作为机器人系统的核心部件，伺服驱动系统总体用量还是不大。

控制器。控制器市场情况稍好，国产化较为成熟，特别是在硬件领域，与国外的差距不大。但在控制软件算法和开发平台易用性方面，尚未形成市场竞争优势，与国外的差距还比较明显。

发展趋势——柔性化。这里主要是从企业角度讲柔性化。3月30日CCTV2“经济信息联播”播出浙江义乌“世界杯订单”。当媒体询问企业不使用机器人的原因时，企业称，从经济性的角度来讲使用机器人有很大的优势，但由于订单是中小订单，一个版型几个小时可能就要切换另外一个版型，这是机器人无法解决的问题。目前消费不断升级，消费需求越来越呈现出多样化和个性化的特征，这要求从研发到供应链，再到生产制造，整个环节的柔性化。工业机器人作为关键组成部分，它的柔性化对整个系统有着非常重要的意义。

从工业机器人代系发展来讲，它是一个开放系统，搭配着感知系统和机器视觉。20世纪90年代生产的桑塔纳，如今却不能再满足人们的需求，人们希望有更好的配置，更舒适的价值体验和辅助的驾驶功能，这也是无人驾驶逐渐兴起的原因之一。

随着人工智能的不断兴起，让机器人具有自主规划、自主决策的能力，是机器人发展的必然方向。而且机器人技术作为一个系统技术，对新技术具有极强的接纳能力，因此新技术融合是未来机器人发展源源不断的动力。

高端产业低端化的挑战。机器人产业的规模，虽然发展速度很快，但从工业机器人实际现状来看，存在低水平重复建设的问题，企业小、散、弱的根本问题还没有得到解决。在技术方面，很多核心技术，包括基础的学科前沿问题，都需要向海外企业学习。在核心零部件方面，我国的国产化比例不高，成本优势问题还没有得到解决。

机器人的研发、制造与应用之间缺乏有效链接的挑战。机器人相关技术研发领先的高校和科研院所并不具备市场开拓能力，只有产业链完全打通才能够解决此类问题。

自主创新能力不足的挑战。我国专利申请的数量呈下降趋势，专利类型偏重机械方向，控制类偏少。同时高校在专利申请上活跃度比较高，而企业申请数量偏少。

关于中美贸易。我国目前的工业机器人进口主要来自日本和德国，出口直接影响不大，但间接影响难以评估。在中美技术合作方面，收购美国企业会带来很大影响，不利于机器人行业的发展。但是美国进口电子产品的关税提高，可能会对我国的机器人产业带来契机。

美的集团作为一个典型的制造性企业，在工业自动化和机器人这一领域拥有一定贡献。2015年美的集团与日本安川成立合资公司，并于2016年并购库卡，目前持有股权约95%。2017年年报显示，库卡全球营收267亿人民币，同比增长18%，创造了库卡在历史上最好的成绩。2017年美的集团并购以色列运动控制企业Servotronix，另外美的库卡智能制造产业基地于今年3月份在顺德动工，计划在2024年机器人年产达到7.5万台。

报告人简介

龚黎明博士，IEEE高级会员，入选广东省珠江人才计划。主要研究领域包括新型永磁电机的驱动控制及功率半导体器件的应用研究及产品开发。2004-2008年就职于艾默生网络能源有限公司，从事工业用变频器、大功率直流驱动器的产品开发工作，获艾默生荣誉奖。2012年博士毕业于英国谢菲尔德大学，获DHPA英国政府奖学金。2012年加入美的集团，历任美的集团上海研发中心电控团队负责人，美的集团中央研究院驱动控制技术负责人，美的集团运动控制业务中国区研发中心负责人。发表学术论文14篇，其中3篇发表在国际一级杂志上（IEEETrans.）；持有各类发明专利十多项； 2017年获佛山市科学技术奖励。

本文根据作者在2018国家机器人发展论坛上所作大会报告的速记整理而成

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