机器人

机器人是一种半自主或全自主工作的机器，集现代制造技术、新型材料技术和信息控制技术为一体，是智能制造的典型代表产品之一。机器人包括在制造环境下应用的工业机器人和非制造环境下应用的服务机器人两大类。其中，服务机器人根据应用环境不同又分为应用于家庭或直接服务于人的个人/家用服务机器人和应用于特殊环境的专业服务机器人。

需求

近年来，我国机器人市场快速发展。2018年，中国工业机器人销量达到15.6万台。伴随劳动力成本上升、工业转型升级、老龄化加剧及科技的快速发展，未来我国无论对工业机器人还是服务机器人都有巨大需求。预计到2020年，中国工业机器人市场年需求量将达到17万台，到2025年，工业机器人市场年需求量有望达到30万台；用于公共安全、公共服务、救灾救援、教育娱乐、家政服务、助老助残、医疗康复的服务机器人市场需求增速将逐步加快。

目标

到2020年，基本建成以市场为导向、企业为主体、产学研用紧密结合的机器人产业体系。拥有自主知识产权的国产工业机器人实现批量生产及应用，国产关键零部件部分满足市场需求；国产服务机器人在助老助残、医疗康复、社会服务、救灾救援等领域实现批量生产及应用；拥有3家以上具有国际竞争力的龙头企业。

到2025年，形成完善的机器人产业体系，机器人研发、制造及系统集成能力力争达到世界先进水平。拥有自主知识产权的国产工业机器人实现规模化生产及应用，国产关键零部件基本满足市场需求，产品平均无故障时间（MTBF）达到8万小时，产品综合技术指标达到国际先进水平；国产服务机器人实现大批量规模生产，在人民生活、社会服务和国防建设中开始普及应用，部分产品实现出口；有1～2家企业进入世界前五名行列。

到2030年，我国成为全球最大的机器人制造和应用国。拥有自主知识产权的国产工业机器人部分技术指标达到国际领先水平，国产服务机器人达到国际先进水平，初步迈入机器人强国行列。

发展重点

1. 重点产品

工业机器人

多关节机器人、平面多关节机器人、并联机器人、协作机器人、复合机器人、移动机器人等实现系列化开发及批量生产，国产工业机器人在焊接、搬运、喷涂、加工、装配、检测、清洁生产等领域实现规模化应用。积极研发能够满足智能制造需求，特别是与小批量定制、个性化制造、柔性制造相适应的，可以完成动态、复杂作业使命，可以与人类协同作业的机器人。

服务机器人

重点开发助老助残、家庭服务、公共服务、教育娱乐、医疗康复等个人/家庭和社会服务领域机器人；重点开发空间机器人、救援机器人、能源安全机器人、国防机器人、无人机、无人船等特种机器人。

2. 关键零部件

机器人用高精密摆线针轮减速器

传动精度和回差在全生命周期保持小于1角分，在额定工况下的传动效率大于80%，噪声小于75dB，温升小于45℃，寿命大于6000h，额定输出转矩100～6000N·m，加速度转矩200～12000N·m，瞬时加速转矩500～30000N·m。

机器人用高精密谐波减速器

传动精度和回差在全生命周期保持小于1角分，在额定工况下的传动效率大于80%，允许最高输入转速6000r/min，寿命大于10000h，额定输出转矩4～500N·m，加速度转矩8～1100N·m，瞬时加速转矩16～2200N·m。

高速高性能机器人控制器

重点开发具有高实时性、高可靠性、强计算能力的控制器硬件系统，实现模块化、标准化、网络化的开放型控制器，控制轴数不小于24轴，插补周期小于2ms。

伺服驱动器

供电电压220～380V，连续输出电流1～50A，过载能力方面，承受2倍过载的持续时间为2s、3倍过载的持续时间为1s、5倍过载的持续时间为0.3s；空载速度环带宽1000Hz以上，通信方式CAN、EtherCAT、PowerLink总线接口。

高精度机器人专用伺服电机

供电电压为220～380V，功率为0.1～15kW，过载能力方面，承受2倍过载的持续时间为2s、3倍过载的持续时间为1s、5倍过载的持续时间为0.5s；转速为1500～6000r/min，额定输出扭矩0.32～32N·m，峰值扭矩为1.6～160N·m。

传感器

重点开发力矩、视觉、触觉、光敏、电子皮肤、关节位置、单线/多线激光扫描雷达等传感器，满足国内机器人产业的应用需求。

末端执行器

重点开发装在机器人手腕前端，用于直接执行工作任务，能够实现灵巧作业、重载抓起、柔性装配、快速更换的末端执行器。

3. 关键共性技术

整机技术

以机器人的谱系化设计和批量化制造，提高机器人产品的控制性能、人机交互性能和可靠性性能，提高机器人负载/自重比、人机协作安全为目标，分阶段开展关键共性技术攻关。

部件技术

以突破机器人关键部件，满足国内市场应用，满足人机协作机器人的关键部件需求，满足新型机器人关键部件需求为目标，分阶段开展关键共性技术攻关。

软件技术

以突破机器人操作系统及功能软件关键技术，满足市场应用需求为目标，分阶段开展关键共性技术攻关。

集成技术

以提升机器人任务重构、偏差自适应调整的能力，提高机器人在人机共存环境中完成复杂任务的能力为目标，分阶段开展关键共性技术攻关。

4. 关键材料

随着机器人技术的进步、市场规模和品类的扩大，不仅带动相关材料需求规模的增加，同时对相关材料的性能、种类也将提出更高的要求。

轻量化材料

多种材料组合的轻量化结构是机器人的发展方向。铝合金、钛合金、镁合金等高性能轻质合金材料，以及高性能复合材料将是机器人发展过程中常见和应用较多的轻量化材料。

功能材料

柔性导电材料、柔性半导体材料、电能转换材料、热能转换材料、机械能转换材料等功能材料的开发和应用，推动机器人向着更灵活、更智能的方向发展。

仿生材料

人工肌肉材料、生物材料等仿生材料的发展，使机器人拥有更多类似于生物的形态与功能，能够在更多复杂环境中完成各类任务。

5. 关键专用制造装备

机器人高效自动化装配线

加快发展机器人整机制造过程中用于装配、检测、打标、包装等工序的成套生产装备，降低人工成本，提高机器人产品的一致性、可靠性、可维护性。

关键部件生产制造装备

重点发展机器人高精密减速器、高性能机器人专用伺服电机和伺服驱动器等关键部件所需锻造、热处理、精密加工等设备，重点发展一体化关节等新型关键部件生产制造装备。

检测设备

重点发展激光跟踪仪、振动分析仪等机器人性能检测设备，以促进机器人关键性能的提升。

战略支撑与保障

（1）持续设立、落实“智能机器人”重点专项，实施“智能制造和机器人”重大工程，支持和推动机器人自主创新能力建设。

（2）加强和完善国家机器人创新中心建设，开展机器人共性技术和关键技术研究。

（3）加强和完善国家机器人检测与评定中心建设，实现机器人及其关键零部件性能检测能力及可靠性和安全性评价能力，推广机器人评价、认证体系。加强国家机器人检测与评定中心在检测、认证、培训、信息化服务等方面的能力建设，满足不断发展的机器人产业新需求。

（4）加强机器人基础共性标准、关键技术标准、安全标准和重点应用标准的研究制定，积极参与国际标准化工作。

技术路线图

机器人领域技术路线图如图2-2所示。