工业机器人在汽车生产制造中的应用情况

数据来源：中国电子学会，36氪研究院

1、概况

定义与分类：

ISO认为，机器人是具有一定程度的自主能力，可在其环境内运动以执行预期任务的可编程执行机构。国内普遍认为，机器人是具有两个或以上可编程轴，以及一定的自主能力，可在其环境内运动以执行预期任务的执行机构，国际机器人联盟（IFR）将机器人分为工业机器人和服务机器人两类。其中，工业机器人又可以分为垂直多关节机器人、水平多关节机器人、协作机器人等。 

机器人智能化：

从整个机器人行业发展情况看，从智能化角度，机器人发展主要经历了三个阶段，传统执行机器人、自适应机器人和智能机器人。

第一阶段：传统执行机器人，按照固定的步骤和程序进行工作，主要执行简单的搬运、包装、机械加工等固定的运动轨迹；

第二阶段：自适应机器人，配备了必要的传感器，通过视觉、触觉、听觉等交互数据获取工作状态及环境数据，由计算机进行数据分析后调整自身运动状态来匹配复杂过程的机器人，可用于焊接、涂装等复杂工作；

第三阶段：智能机器人，除了具备运动和自适应的特定，还具有感知交互和自决策、自执行的特点，具有问题分析的能力。

 工业机器人在汽车行业的应用：

为满足不同的应用场景，工业机器人从机械结构看，可分为垂直多关节机器人、SCARA水平多关节机器人、协作机器人、DELTA机器人四种。据MIR统计，2020年上述四种机器人占比分别任，63%、30%、4%、3%。

 数据来源：德邦研究院，36氪研究院整理

汽车行业应用较多的主要是垂直多关节机器人、水平多关节机器人、协作机器人，在冲、焊、涂、总四大工艺中执行抓取、上下料、装夹、工件位移翻转加工等。比如冲压工艺的拆垛下料、冲压工序间工件移动，涂装工艺的喷涂、涂胶，总装工艺的物料运输（AGV）等。据统计，汽车制造装备投资的17%-25%是机器人方面的投入。

汽车行业对机器人的要求较高，需要具备高速、高精、重载的同时，又要满足稳定、可靠、长寿命的要求，目前主要被日本的发那科、安川，瑞士的ABB，德国的库卡所占据。国内汽车用机器人主要供应商包括新松、埃夫特、埃斯顿、广州数控等，其核心基础零部件性能、可靠性、稳定性等与国外有较大差距。

2、核心技术及存在问题

核心零部件是制约国产机器人发展和应用的瓶颈，实现核心零部件国产化是工业机器人产业发展的关键，工业机器人主要核心零部件包括伺服电机、减速器、控制器以及智能传感器。其中：

1）伺服电机：高功率高性能的高端伺服电机市场仍被国外企业占据，近年来国内技术和自主配套能力逐步提升，中小功率的伺服电机已经实现国产化，如深圳飞特（FEETECH）及北京智能佳等。

2）减速器：国内减速器的研究起步较晚，在转速、传动精度、稳定性等方面均在差距。目前负载较小的谐波减速器已基本实现国产化，但是负载较大的RV减速器仍依赖进口。

3）控制器：国产控制器的关键芯片和核心算法依然主要依赖国外。

4）传感器：智能传感器是实现智能化的重要基础器件。目前，高端传感器行业市场份额仍被国外垄断，国内主要以低端传感器为主，产品的质量和稳定性有待提升。

5）智能化技术：随着智能化技术如机器视觉、人工智能等技术的飞速发展，工业机器人与智能化技术的结合需要硬件与软件，虚实结合的系统解决方案。

3、未来发展趋势

1）智能化：未来汽车行业机器人应用的最主要的趋势就是智能化，随着信息技术、人工智能技术与机器人相结合，使机器人具备了自感知、自学习、自决策以及自执行等特点，可以实现制造过程的实时监控，实现适时调整制造参数、在线检测、装备主动性维护等功能，将大幅提升制造效率及产品质量。

2）柔性化：第二个主流趋势是柔性化，随着工业机器人应用场景的不断扩充，以及“C2B”模式的发展，汽车行业越来越注重产品的定制化，为了适应不同的产品制造，机器人也在向柔性化方向发展。

4、发展建议

1）首先是核心关键零部件的突破，“十四五”发展规划中已经提出，针对工业机器人要突破先进控制器、高精度伺服驱动系统、高性能减速器等智能机器人的关键技术。

2）其次是提升控制系统、软件核心算法等“软”实力的提升，应与硬件相匹配，满足汽车工业智能化的要求。

3）最后是进一步扩充工业机器人在汽车制造业的应用场景，智能化水平及安全性、可靠性和易用性。

4）还有创新模式、示范应用政策、领导考核机制

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