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從CIMT2025看工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展及未來展望

2025-07-16 17:03:56中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)cmtba閱讀量：8391 我要評論


　　【編者按】CIMT2025(第十九屆中國國際機(jī)床展覽會(huì))于4月21-26日在北京隆重舉辦。展會(huì)之后，主辦方中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)收到來自協(xié)會(huì)分會(huì)的展品評述文章，現(xiàn)部分編發(fā)供業(yè)界參考。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人。
 
　　一、工業(yè)機(jī)器人行業(yè)背景與現(xiàn)狀
 
　　“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中指出，機(jī)器人被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個(gè)國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。當(dāng)前，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，正極大改變著人類生產(chǎn)和生活方式，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)能。
 
　　近年來，汽車行業(yè)及3C電子行業(yè)作為工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用大戶，對高精度、高效率的工業(yè)機(jī)器人需求持續(xù)旺盛。在新興領(lǐng)域，如新能源汽車電池生產(chǎn)、光伏設(shè)備制造、物流倉儲(chǔ)領(lǐng)域中的貨物搬運(yùn)等環(huán)節(jié)，機(jī)器人的應(yīng)用也越來越廣泛。
 
　　在政策層面，工業(yè)機(jī)器人行業(yè)受到了高度重視。國家陸續(xù)出臺(tái)了《推動(dòng)大規(guī)模設(shè)備更新和消費(fèi)品以舊換新行動(dòng)方案》、《推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備更新實(shí)施方案》、《2024年度智能制造系統(tǒng)解決方案“揭榜掛帥”申報(bào)》等一系列相關(guān)政策，以推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。2025年3月，工業(yè)和信息化部、教育部、市場監(jiān)管總局發(fā)布的《輕工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)施方案》中，指出以加快先進(jìn)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用、深化人工智能賦能應(yīng)用為重點(diǎn)任務(wù)。提出支持企業(yè)開展設(shè)備更新，推廣應(yīng)用可編程邏輯控制器(PLC)、分布式控制系統(tǒng)(DCS)等工控系統(tǒng)和工業(yè)機(jī)器人、智能檢測裝備、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)(SCM)等智能裝備和工業(yè)軟件。
 
　　在市場需求及政策推動(dòng)的雙重加持下，我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2025年中國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)全景圖譜》報(bào)告顯示，2024年中國工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模達(dá)到近600億元，近五年行業(yè)復(fù)合增速達(dá)到10.86% 。
 
圖1 2019-2024年中國工業(yè)機(jī)器人銷售額趨勢圖
 
　　在國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場，品牌競爭激烈，發(fā)那科、庫卡(美的集團(tuán)2017年以45億歐元收購了庫卡集團(tuán)近95%的股份)、愛普生、ABB和安川電機(jī)等外資及合資品牌仍然占據(jù)一定地位。但國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)經(jīng)過近年來的技術(shù)積累，逐漸形成自己的競爭優(yōu)勢，以埃斯頓、匯川、埃夫特、新時(shí)達(dá)、新松等為代表的國產(chǎn)廠商，目前都已具備一定規(guī)模和技術(shù)實(shí)力。
 
　　根據(jù)MIR DATABANK發(fā)布的數(shù)據(jù)，2024年我國工業(yè)機(jī)器人整體市場出貨量排名前10的分別為發(fā)那科、埃斯頓、匯川科技、庫卡、愛普生、ABB、安川、埃夫特、雅馬哈、新時(shí)達(dá)，其中發(fā)那科占比11%、埃斯頓占比9.4%、匯川科技占比9.1%、庫卡占比7.7%。
 
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圖2 中國工業(yè)機(jī)器人各品牌市場份額占比圖
 
　　在政策支持、技術(shù)進(jìn)步和市場需求的推動(dòng)下，我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化進(jìn)程加速。2024年前三季度，內(nèi)資廠商市場份額提升至51.6%，較2023年同期增長4.5個(gè)百分點(diǎn)。但部分核心零部件依賴進(jìn)口，如RV減速器國產(chǎn)化不足30%，與國際先進(jìn)水平在技術(shù)成熟度、產(chǎn)品一致性、質(zhì)量可靠性等方面仍存在些許差距。
 
　　二、CIMT2025機(jī)器人展品技術(shù)簡介
 
　　當(dāng)前新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進(jìn)，以人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、量子計(jì)算等為代表的新一代信息技術(shù)正在快速發(fā)展。這些技術(shù)的突破和融合應(yīng)用，正在推動(dòng)全球進(jìn)入一個(gè)全新的科技時(shí)代。工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)迎來升級換代、跨越發(fā)展的窗口期。我國已轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，迫切需要新技術(shù)的強(qiáng)力支撐。
 
　　（一）具身智能技術(shù)
 
　　人工智能發(fā)展的下一站在哪里？英偉達(dá)公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛給出過答案。在ITF World 2023半導(dǎo)體大會(huì)上，黃仁勛表示，人工智能的下一個(gè)浪潮將是具身智能(embodied AI)，即能理解、推理，并與物理世界互動(dòng)的智能系統(tǒng)。下面簡單介紹CIMT2025工業(yè)機(jī)器人展會(huì)中，在具身智能及機(jī)器人控制方面的新技術(shù)。
 
　　1．發(fā)那科力控裝配技術(shù)
 
　　通過力傳感器、壓力傳感器等實(shí)時(shí)采集物體受力情況，包括力的大小、方向和作用點(diǎn)?；诖竽Ｐ图夹g(shù)的力控算法，根據(jù)控制目標(biāo)，結(jié)合力分析結(jié)果，計(jì)算出所需施加的力的大小、方向和作用點(diǎn)，再通過執(zhí)行器將力施加到物體上，實(shí)現(xiàn)對物體的精準(zhǔn)操控。參展現(xiàn)場一臺(tái)具備力控功能的CRX-5iA小型協(xié)作機(jī)器人，能夠完成4µm間隙的齒輪、孔軸等裝配作業(yè)。
 
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圖3 發(fā)那科力控裝配站
 
　　2．庫卡3D視覺無序分揀站
 
　　通過配備庫卡CYBERTECH六軸機(jī)器人，搭載庫卡新品控制系統(tǒng)KR C5 micro-2，采用新型英偉達(dá)視覺處理器架構(gòu)，深度展現(xiàn)了庫卡機(jī)器人與AI智能和3D相機(jī)等系統(tǒng)無障礙配合的應(yīng)用場景。
 
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圖4 庫卡無序分揀工作站
 
　　3．廣州數(shù)控機(jī)器人刮研系統(tǒng)
 
　　廣州數(shù)控的刮研機(jī)器人系統(tǒng)主要應(yīng)用于機(jī)床行業(yè)的關(guān)鍵工序，如床頭箱接觸面、尾座和床鞍與導(dǎo)軌等接觸面的鏟刮研磨。利用視覺系統(tǒng)對工件表面進(jìn)行拍照和分析，識別鏟刮區(qū)域和高度差，為機(jī)器人提供精確的鏟刮位置，目前可以代替人工完成粗刮工序。該系統(tǒng)通過機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化鏟刮和研磨，減少人工操作，降低人力成本，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。
 
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圖5 廣數(shù)機(jī)器人導(dǎo)軌面刮研成品展示
 
　　4．武創(chuàng)智達(dá)3D視覺分揀站
 
　　武創(chuàng)智達(dá)的關(guān)節(jié)機(jī)器人上下料工作站，基于自主3D視覺算法與機(jī)器人控制系統(tǒng)，備料時(shí)無需按特定姿態(tài)及高度擺放物料，即可通過機(jī)器視覺引導(dǎo)取料。可實(shí)現(xiàn)角度誤差90度之內(nèi)的物料智能抓取。
 
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圖6 武創(chuàng)智達(dá)無序分揀站
 
　　5．埃斯頓力控打磨裝置
 
　　通過其自主研發(fā)的重力加速傳感器和力控算法，實(shí)現(xiàn)工具自重智能補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)全方位恒力輸出。
 
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圖7 埃斯頓力控打磨裝置示意圖
 
　　此外廣州里工實(shí)業(yè)、寧夏巨能機(jī)器人、北京天瑪智控等廠商的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品均具備機(jī)器視覺方面的完整解決方案，能夠滿足物料夾取、毛刺打磨、在線檢測等復(fù)雜應(yīng)用需求。
 
　　（二）機(jī)器人與數(shù)控系統(tǒng)集成技術(shù)
 
　　具身智能技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展迅猛，但以目前工業(yè)機(jī)器人的智能程度仍然不能脫離人的操作，機(jī)器人與數(shù)控系統(tǒng)的集成同樣是智能制造的重要發(fā)展方向。接下來簡要介紹CIMT2025工業(yè)機(jī)器人展品中，在機(jī)器人與數(shù)控系統(tǒng)集成方面的新技術(shù)。
 
　　1．西門子SINUMERIK Run MyRobot功能
 
　　SINUMERIK Run MyRobot是西門子推出的一種先進(jìn)的機(jī)器人集成解決方案，旨在將工業(yè)機(jī)器人與西門子SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)無縫集成。允許用戶直接在SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)上操作和編程機(jī)器人，無需使用機(jī)器人原有的控制器和示教面板。支持G代碼程序、西門子標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)和用戶循環(huán)程序的編寫和運(yùn)行。結(jié)合西門子的虛擬機(jī)床和加工平臺(tái)，用戶可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行程序驗(yàn)證，減少試切時(shí)間和成本。通過該解決方案，用戶可以直接在數(shù)控系統(tǒng)上完成機(jī)器人的操作、編程、示教、診斷以及各種生產(chǎn)任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)高效的自動(dòng)化生產(chǎn)。
 
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圖8 Run MyRobot功能示意圖
 
　　2．馬扎克EZ LOADER功能
 
　　馬扎克EZ LOADER是山崎馬扎克(Mazak)推出的一系列緊湊型自動(dòng)化系統(tǒng)，旨在通過協(xié)作機(jī)器人實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)化加工和物料搬運(yùn)。該系統(tǒng)專為中小型復(fù)合機(jī)、CNC車削中心和立式加工中心設(shè)計(jì)，支持多品種、小批量生產(chǎn)模式。配備專用的EZ LOADER應(yīng)用程序，通過對話式界面輸入?yún)?shù)，無需復(fù)雜的示教操作。操作人員無需機(jī)器人專業(yè)知識，即可輕松創(chuàng)建和調(diào)整操作程序。放置材料后，設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)，運(yùn)行狀態(tài)可實(shí)時(shí)監(jiān)控。提供詳細(xì)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，便于管理和優(yōu)化生產(chǎn)。
 
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圖9 EZ LOADER功能示意圖
 
　　3．英諾威訊七軸智能雕刻機(jī)器人控制系統(tǒng)
 
　　國內(nèi)首例系統(tǒng)、硬件完全國產(chǎn)化的七軸雕刻整體解決方案。通過自主研發(fā)的世界坐標(biāo)模型，將機(jī)器人運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為加工中心標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系。配備POWERMILL后處理器，兼容市面主流CAM軟件輸出的運(yùn)動(dòng)路徑，支持G代碼加工路徑，能夠基于機(jī)器人姿態(tài)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)速度規(guī)劃和加減速控制。降低了七軸雕刻的成本，同時(shí)保證了雕刻制品的精度和多樣性。
 
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圖10 英諾威訊智能雕刻系統(tǒng)界面
 
　　4．華中8型數(shù)控系統(tǒng)一腦雙控技術(shù)
 
　　配雙通道控制技術(shù)，一個(gè)通道用于控制機(jī)床運(yùn)行，另一個(gè)通道用于控制桁架機(jī)器人上下料，實(shí)現(xiàn)加工中心和桁架的獨(dú)立控制及相互配合。減少了傳統(tǒng)方案中機(jī)床和機(jī)器人分別配置獨(dú)立控制系統(tǒng)所需的硬件成本，通過統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，能夠更好地協(xié)調(diào)機(jī)床和機(jī)器人的動(dòng)作，提高加工精度和生產(chǎn)質(zhì)量。操作人員只需掌握一套數(shù)控系統(tǒng)的操作方法，即可同時(shí)控制機(jī)床和機(jī)器人，降低了操作難度和培訓(xùn)成本。實(shí)現(xiàn)了機(jī)床與機(jī)器人的無縫銜接，提高了生產(chǎn)效率。
 
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圖11 華中“一腦雙控”功能示意圖
 
　　三、未來展望
 
　　在未來幾年，工業(yè)機(jī)器人將在汽車制造、電子信息、機(jī)械加工等傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)一步深化應(yīng)用。隨著新能源、生物醫(yī)藥、航空航天等新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在這些領(lǐng)域的滲透率也將不斷增強(qiáng)。
 
　　1．市場規(guī)模與增長
 
　　全球市場，據(jù)Global Market Insights Inc.報(bào)告，2024年全球工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模為177.8億美元，預(yù)計(jì)到2034年將達(dá)到601.4億美元，年復(fù)合增長率為13.3%。這一增長主要得益于各行業(yè)對自動(dòng)化需求的不斷攀升，以及勞動(dòng)力短缺和勞動(dòng)力成本上升所帶來的挑戰(zhàn)。
 
　　在區(qū)域市場方面，中國是工業(yè)機(jī)器人最大的市場，擁有一半以上的工業(yè)機(jī)器人裝置。預(yù)計(jì)到2030年，中國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)市場規(guī)?；?qū)⒊^770億元。美國在汽車、電子和物流部門加強(qiáng)了美國工業(yè)機(jī)器人的采用，預(yù)計(jì)到2034年工業(yè)機(jī)器人市場將大幅增長，達(dá)到38.4億美元以上。德國是被汽車和制造業(yè)所驅(qū)動(dòng)的歐洲最大的工業(yè)機(jī)器人市場，到2034年年復(fù)合增長率預(yù)計(jì)達(dá)到37.4%。日本2024年工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模為6200萬美元。日本在機(jī)器人技術(shù)方面是強(qiáng)大的競爭者，是擁有人均機(jī)器人密度最高的市場之一。
 
　　2．技術(shù)發(fā)展趨勢
 
　　隨著深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等算法的優(yōu)化以及多模態(tài)感知技術(shù)的融合，工業(yè)機(jī)器人將具備更強(qiáng)大的感知、認(rèn)知和決策能力。人機(jī)協(xié)作技術(shù)將成為工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)方向。通過力傳感器、視覺傳感器等多種傳感器的融合，工業(yè)機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)感知與人類的接觸力和相對位置，實(shí)現(xiàn)與人類的安全、高效協(xié)作。
 
　　3．標(biāo)準(zhǔn)體系需完善
 
　　與技術(shù)發(fā)展的快速推進(jìn)相比，工業(yè)機(jī)器人智能化標(biāo)準(zhǔn)的制定相對滯后，標(biāo)準(zhǔn)體系并不完善。目前，工業(yè)機(jī)器人智能化標(biāo)準(zhǔn)體系尚未完全建立，缺乏系統(tǒng)性和全面性。在智能裝備標(biāo)準(zhǔn)方面，雖然涵蓋了數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等部分，但對于智能化功能的具體技術(shù)要求和測試方法，仍存在空白。
 
　　視覺方面，國內(nèi)外缺乏機(jī)器人智能化視覺評價(jià)的國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。雖然有一些團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)(如T/CEEIA 602-2022)進(jìn)行了初步探索，但這些標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)威性和覆蓋面仍有限。缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的測試方法和指標(biāo)，對機(jī)器人視覺智能等級不能進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確的評估，導(dǎo)致市場上產(chǎn)品智能化水平參差不齊，用戶難以準(zhǔn)確決策。
 
　　自適應(yīng)能力方面，盡管《機(jī)器人自適應(yīng)能力技術(shù)要求》(GB/T 44589-2024)的發(fā)布填補(bǔ)了部分空白，但該標(biāo)準(zhǔn)主要集中在力控層面，對于其他類型的自適應(yīng)能力(如環(huán)境感知、任務(wù)泛化等)仍缺乏成文規(guī)范。
 
　　綜上所述，應(yīng)加快制定和完善工業(yè)機(jī)器人智能化標(biāo)準(zhǔn)體系，涵蓋智能化視覺、自適應(yīng)能力、抓取算法等關(guān)鍵領(lǐng)域。逐步填補(bǔ)工業(yè)機(jī)器人智能化標(biāo)準(zhǔn)的空白，推動(dòng)行業(yè)的健康發(fā)展。
 
　　四、總結(jié)
 
　　工業(yè)機(jī)器人行業(yè)在政策支持、技術(shù)迭代與市場需求的三重驅(qū)動(dòng)下，市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)容，智能化技術(shù)突破正推動(dòng)其向精密加工、柔性制造等新領(lǐng)域滲透。當(dāng)前行業(yè)雖面臨核心部件國產(chǎn)化率不足、標(biāo)準(zhǔn)體系待完善等挑戰(zhàn)，但部分國產(chǎn)廠商的創(chuàng)新實(shí)踐已展現(xiàn)出破局之勢。本次展會(huì)中，深度融合信息化、數(shù)字孿生等前沿技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人解決方案，通過構(gòu)建具身智能的應(yīng)用模型，不僅直觀演繹了未來工廠智能化、數(shù)字化管控的革新圖景，更以“設(shè)備互聯(lián)-自動(dòng)感知-智能決策”的技術(shù)閉環(huán)印證了“融合創(chuàng)新 數(shù)智未來”的展會(huì)主題，預(yù)示著行業(yè)將在技術(shù)攻堅(jiān)與應(yīng)用場景拓展的共振中，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級注入強(qiáng)勁動(dòng)能。
 
　　來源：協(xié)會(huì)工業(yè)機(jī)器人分會(huì)、國家機(jī)床質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(執(zhí)筆 高學(xué) 蔡明輝 趙欽志 盧振偉)
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