国际标准化组织(International Organization for Standardization，ISO)对机器人的定义为“机器人是 一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能 机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编 程序操作处理各种材料、零件、工具和专用装置， 以执行种种任务”。按照 ISO 定义，工业机器人 是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器 人，是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和 控制能力来实现各种功能的一种机器；它接受人 类的指令后，将按照设定的程序执行运动路径和作 业。工业机器人的典型应用包括焊接、喷涂、组装、 采集和放置(例如包装和码垛等)、产品检测和测试 等。

根据美国2013年3月发布机器人发展路线 图，具有一定智能的可移动、可作业的设备与装 备称为机器人，如智能吸尘器(家电)、空中机器人(无 人机)、智能割草机(农机)、智能家家居(智能建筑与 家具)、谷歌移动车辆(无人车)等都被认为是机器人。

现代工业机器人的发展开始于 20 世纪中期， 依托计算机、自动化以及原子能的快速发展。为 了满足大批量产品制造的迫切需求，并伴随着相关 自动化技术的发展，数控机床于 1952 年诞生，同 时数控机床的控制系统、伺服电动机、减速器等关 键零部件为工业机器人的开发打下了坚实的基础； 同时，在原子能等核辐射环境下的作业，迫切需要 特殊环境作业机械臂代替人进行放射性物质的操作 与处理，基于此种需求，1947 年美国阿尔贡研究所 研发了遥操作机械手，1948 年接着研制了机械式 的主从机械手。1954 年美国的戴沃尔对工业机器 人的概念进行了定义，并进行了专利申请。1962 年美国的 AMF 公司推出的“UNIMATE”，是工业 机器人较早的实用机型，其控制方式与数控机床 类似，但在外形上由类似于人的手和臂组成。1965 年，一种具有视觉传感器并能对简单积木进行识别、 定位的机器人系统在美国麻省理工大学研制完 成。1967 年机械手研究协会在日本成立，并召开 了首届日本机器人学术会议。1970 年第一届国际 工业机器人学术会议在美国举行，促进了机器人相 关研究的发展。1970 年以后，工而机器人的研究得 到广泛、较快的发展。

1967 年日本川崎重工业公司首先从美国引进 机器人及技术，建立生产厂房，并于 1968 年试制出 第一台日本产通用机械手机器人。经过短暂的摇 篮阶段，日本的工业机器人很快进入实用阶段，并 由汽车业逐步扩大到制造业其他领域。1980 年被称 为日本的“机器人普及元年”，日本开始在各个领域 推广使用机器人，这大大缓解了市场劳动力严重短 缺的社会矛盾。1980—1990 年日本的工业机器人处 于鼎盛时期。20 世纪 90 年代，装配与物流搬运 的工业机器人开始应用。

自从 20 世纪 60 年代以来，工业机器人在工业 发达国家越来越多的领域得到了应用，尤其是在汽 车生产线上得到了广泛应用，并在在制造业中，如 毛坯制造(冲压、压铸、锻造等)、机械加工、焊接、 热处理、表面涂覆、打磨抛光、上下料、装配、检 测及仓库堆垛等作业中得到应用，提高了加工效率 与产品的一致性。作为先进制造业中典型的机电 一体化数字化装备，工业机器人已经成为衡量一个 国家制造业水平和科技水平的重要标志。

从1960年开始，经过50年发展，工业机器人 产业化整机的世界规模100亿～120亿美元，年销售 台套16万台套，累计装机量120万～150万台套， 考虑相关软件、零部件及系统集成应用整体规模在 300亿～500亿美元市场，近5年市场增长率10%。

我国工业机器人整机规模为30亿～50亿人民 币市场，考虑相关软件、零部件及系统集成应用整 体规模100亿～300亿人民币市场，服务机器人刚 刚开始，龙头企业3家～5家，规模在5亿～10亿， 相关小企业30家～50家左右，近3年市场增长率 20%～30%。

工业机器人作为高端制造装备的重要组成部 分，技术附加值高，应用范围广，是我国先进制造 业的重要支撑技术和信息化社会的重要生产装备， 将对未来生产和社会发展及增强军事国防实力都具 有十分重要的意义，有望成为继汽车、飞机、计算 机之后出现的又一战略性新兴产业。

世界各国工业机器人发展计划。世界各国纷纷 将突破机器人技术、发展机器人产业摆在本国科技 发展的重要战略地位。美国、日本、欧洲、韩国等 国家和地区都非常重视机器人技术与产业的发展， 将机器人产业作为战略产业，纷纷制定其机器人国 家发展战略规划。

美国相关机器人发展计划。美国机器人发展起 步早，其发展思路是立足于相关机器人核心技术实 现产业化，并提出了相关的工业机器人发展计 划2011 年 6 月美国总统奥巴马在卡耐基梅隆 大学讲话中，提出“NRI 国家机器人发展计划 (NASA，NSF，NIH)”，希望振兴美国制造业 [30] 。 接着，美国在 2013 年 3 月提出了“美国机器人发展 发展路线图”，将围绕制造业攻克工业机器人的强适 应性和可重构的装配、仿人灵巧操作、基于模型的 集成和供应链的设计、自主导航、非结构化环境的 感知、教育训练、机器人与人共事的本质安全性等 关键技术。

日本相关工业机器人发展计划。日本一贯将工 业机器人技术列入国家的发展计划和重大项目，不 论在技术方面，还是在市场规模方面，日本称得上 是“机器人大国”。日本提出了机器人路线图，包含 三个领域，即“新世纪工业机器人”、“服务机器 人”和“特种机器人”，并从技术图中的重要技术 明确其性能和技术指标，并提到创建和扩大机器人 的早期市场，缩短满足多种需求的机器人的开发时 间、降低成本、扩大加入的企业。智能机器人技术 软件计划(2007—2011 年)资助 9700 万人民币，基本 机器人技术开放式创新改进传统技术(2008—2010年)资助约 1 000 万人民币，先进机器人单元技 术战略开发计划(2006—2010 年)预算 5 447 万人 民币。

欧洲相关工业机器人发展计划。欧盟第七研发 框架计划(2007—2013 年)投入机器人研究经费达 6 亿欧元，未来的研究计划(2013—2020 年)对机器人 研究的经费投入将达到140亿欧元，另外还提 出了 2002—2022 年欧洲机器人研究与应用的路线 图。

韩国相关工业机器人发展计划。韩国工业机器 人产业起步较晚，但发展速度较快。韩国于 20 世纪 80 年代末开始大力发展工业机器人技术，在政府的 资助和引导下，由现代重工集团牵头，用了 10 年的 时间形成其工业机器人体系，目前韩国的汽车工业 大量应用其本国的机器人。韩国将机器人与互联网 相结合，提出了“839”战略计划，其中智能机 器人是其提出的九项核心技术之一。韩国在 2003 年提出了“十大未来发展动力产业”计划，2004 年 韩国信息通信部提出“IT839”计划，及其“无 所不在的机器人伙伴”项目，2008 后每年 4 000 亿 韩元(约合 22 亿人民币)；2009 年韩国政府提出 了“第一次智能型机器人基本计划”，计划在 2013 年以前投入 1 万亿韩元(约合 55 亿人民币)。

世界工业机器人的发展模式。世界各国的工业 机器人产业发展过程，分为三种不同的发展模式， 即日本模式、欧洲模式和美国模式。

日本模式为基于完善的工业机器人产业链分 工进行发展，日本机器人制造厂商以面向开发新型 工业机器人和批量化生产的机器人产品为发展目 标，并由应用工程集成公司针对不同行业的具体工 艺与需求，开展工业机器人生产线成套系统的集成 应用。

欧洲模式为用户单位提供一揽子的系统集成 解决方案，工业机器人的生产、应用工艺的系统 设计与集成调试，均有工业机器人的制造商承担和 完成。

美国模式为集成应用，在全球范围内采购工业 机器人主机及成套设计的配套设备，由工程公司进 口，在进行集成生产线的设计、外围设备的研发与 集成调试应用。

大力发展工业机器人的意义及未来空间。新一 轮工业革命呼唤着工业机器人产业的发展，市场激 烈竞争、小批量多品种客户定制、劳动力成本不断 上升、新技术突破进步对工业机器人存在着迫切的 需求。信息化、智能化、绿色化将是未来制造业的 重要发展方向，以工业机器人等为主体的技术与装备将成为未来制造强国的重要标志，在促进我国智 能制造的发展，推动工业机器人产业化突破方面具 有重要的意义。

随着我国劳动力成本的逐年增加，老龄化社会 的到来，可进行传统加工制造业的一线工人将保 持逐年减少的趋势，同时社会服务的成本将增加， 我国对工业机器人及自动化加工装备的需求将逐步 增加。国际制造环境竞争的日益激烈，客户可定制、 柔性加工制造、成本投入与效率提高、整合全球资 源逐渐成为制造业竞争力的核心要素。

因而，我国工业机器人的市场需求是刚性与持 续的，期望一个新时代到来，厂厂都有机器人。 工业机器人发展的临界点已经到来，工业机器人发 展将是中国制造业历史上一次机遇与革命。

2 国内外工业机器人技术与产业发展 现状

2.1 国外工业机器人技术与产业发展现状

自从 20 世纪 60 年代开始，经过近六十年的迅 速发展，随着对产品加工精度要求的提高，关键工 艺生产环节逐步由工业机器人代替工人操作，再加 上各国对工人工作环境的严格要求，高危、有毒等 恶劣条件的工作逐渐由机器人进行替代作业，从而 增加了对工业机器人的市场需求。

在工业发达国家中，工业机器人及自动化生产 线成套装备己成为高端装备的重要组成部分及未来 发展趋势，工业机器人已经广泛应用于汽车及汽车 零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡 胶及塑料工业、食品工业、物流、制造业等领域， 工业机器人在主要领域的年度供应量如图 1 所示 (数据来源：IFR)。

欧洲、日本在工业机器人的研发与生产方面占 有优势，其中知名的机器人公司包括 ABB、KUKA、 FANUC、YASKAWA 等，这四家机器人企业占据的 工业机器人市场份额达到 60%～80%。美国特种 机器人技术创新活跃，军用、医疗与家政服务机器 人产业占有绝对优势，占有智能服务机器人市场 60%。我国工业机器人需求迫切，以每年 25%～ 30%的速度增长，年需求量在 2 万～3 万台套，国 产工业机器人产业化刚刚开始；在区域分布上，沿 海地区企业需求高于内地需求，民营企业对工业机 器人的需求高于国有企业的需求，各地政府及企业 提出了相关发展规划将大力发展机器人产业。

在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为 一种标准设备被工业界广泛应用，相继形成了一批 具有影响力的、著名的工业机器人公司，包括瑞 典的 ABB Robotics，日本的 FANUC、Yaskawa，德 国的 KUKA Roboter，美国的 Adept Technology、 American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics，意大利 COMAU，英国的 AutoTech Robotics，加拿大的 Jcd International Robotics，以色 列的 Robogroup Tek 公司，这些公司已经成为其所 在地区的支柱性产业。表1为国际上机器人技术水 平对比，从表 1 中可见，日本和欧盟的工业机器 人技术最为先进，日本是全球范围内国内工业机器 人生产规模最大、应用最广的国家，而隶属于欧盟 组织的德国则名列全球第二；韩国在服务类机器人 上的发展较为优秀，而美国则侧重于医疗和军事机 器人等方面。

根据国际机器人联合会(IFR)统计，国际工业机 器人市场从 2010 年开始增长。全球范围内机器人的 发展，受到金融危机的影响，2009 年工业机器人比 2008 年下降了 0.5%。2010 年，全世界新安装的工 业机器人数量逐步接近 2005—2008 年的高峰期，共 供应了 115 000 台工业机器人，机器人制造商的营 业额总计 20 亿欧元，同比增长 24%。

根据 IFR 预计，全球运行的工业机器人将从 2009 年的 103.1 万台提高到 2011 年的 105.7 万台， 增长 2.5%。到 2012 年，全球新安装工业机器人将 达到 10.4 万台/年，全球工业机器人的销量增长 趋势图如图 2 所示(数据来源：IFR)。

我国2011年工业机器人销售2.26万台，比2010 年增长了 51%，成为继日本、韩国之后的全球第三 大工业机器人市场，全球工业机器人六大主要市场 数据如图 3 所示(数据来源：IFR)。据 IFR 预测，到 2014 年，中国有望成为全球最大的机器人市场。

2.2 国内工业机器人技术与产业发展现状

我国工业机器人面临着历史上难得的发展机 遇，包括政策红利、经济转型升级等刚性需求的释 放。制造业的转型升级将推动我国高端制造装备的 发展，我国制造业需要实现从“大”到“强”，同时 国内外经济环境的变化将倒逼产业转型升级，我国 制造业将从依靠廉价劳动力、破环资源与环境的粗 放式发展模式向依靠提高生产效率、环境友好型的 精细式发展模式进行转变。工业机器人作为我国高 端装备制造的基础设备之一，是我国“十二五”发 展规划中高端制造装备战略性新兴产业的重要组成 部分，也是其他战略性新兴产业发展的重要基础装 备。随着我国产业的逐步转型升级，以工业机器人 为代表的智能装备将实现爆发式增长。

长期以来，由于我国人口众多、劳动力价格低 廉、生产技术水平相对落后，工业机器人的应用受 到了很大限制。但是，随着工业机器人价格的降低 和性能指标的提高，我国人工成本的增加、工作环 境的改变和多元化的市场竞争，各企业面临着重重 压力。工业机器人及配套的自动化装备作为一个快速成长中的新兴产业，将对未来生产和社会发展发 挥着越来越重要的作用。

据统计，“十一五”期间，我国工业机器人的 需求量快速增长，市场规模数据如图 4、图 5 所示(数 据来源：IFR)。截止 2010 年，我国工业机器人拥 有量达到 4 万台以上，主要包括焊接、喷涂、注塑、 装配、搬运、冲压等各类机器人。

5 结论

我国制造业的发展正处于工业化发展过程中， 具有自动化、智能化、绿色化、网络化、信息化的 发展趋势，随着市场的激烈竞争、劳动力成本的逐 渐上升，以及用户对个性化、定制化的需求越来越 迫切，老龄化社会的加剧形成，一线产业工人减少 的趋势不可逆转，我国制造业普遍需要技术和设备 升级改造，以增强竞争力，提高经济效益，因此， 我国工业机器人产业的发展空间巨大。

工业机器人不只有工业装备的属性，未来一定 会成为大众产品。一旦进入到大众生活之后，会像 互联网一样，成为一个国家经济社会文化发展综合载体，会形成庞大产业。在未来几年中国机器人产 业将迎来爆发期，期望一个新时代到来。我国对工 业机器人及工作站、成套生产线的需求是刚性与持 续的，将迎接工业机器人发展的临界点，工业机器 人发展将有力的支撑我国制造业的升级换代。

致谢：我国工业机器人发展得到了国家科技部 高新计划发展及产业化司、科技部高技术发展研究 中心刘进长研究员、国家高技术研究发展计划的先 进制造技术领域专家组的大力支持，同时我国的机 器人领域专家李泽湘、黄田、谭民、孙立宁、赵杰、 黄强、王耀南、刘成良、韩建达等同行也为这一基 础装备制造产业的发展贡献自己的一份力量，在此， 作者表示深深的敬意。