工业机器人：行业未来发展驱动力
【译者按】2019 年7 月，麦肯锡发布《工业机器人：行业未来发展驱动力》。
报告描述了工业机器人的特征和产业发展现状，并基于对原始设备制造商和其他企业的采访，分析了驱动全球工业机器人未来发展的动力，指出了释放工业机器人市场全部增长潜能的关键途径。
为此，报告认为，政府和产业界应该尽快制定互操作性标准、大力推动与机器人相关的技能提升和再培训、将机器人引入中小型企业，以实现机器人更易应用、更易连接、更易运行的目标。
赛迪智库电子信息研究所对该报告进行了编译，期望对我国有关部门有所帮助。
【关键词】全球工业机器人发展动态剖析
一、引言
20 世纪60 年代，出现第一批工业机器人后，原始设备制造商（OEMs）实现焊接车间自动化，工业机器人产业进入第一次高速发展阶段。
随着2011-2018 年机器人销量快速增长，工业机器人产业已进入第二次飞速发展阶段。
其驱动力主要是行业和经济环境的根本变化，包括技术与新应用快速发展、劳动力成本增加、劳动力流失和短缺日益严重、设备成本日趋下降、全球竞争格局逐渐形成等。
本报告在《2018 年全球机器人调查》基础上，面向机器人的终端用户、生产制造、运营、供应链、工艺工程、服务等人员，论述了全球工业机器人发展空间及市场特点，深刻剖析了驱动当前及预期发展活力的定性因素，并给出了能够释放市场全部增长潜能的关键途径及其对OEMs 和系统集成商的影响。
总结出机器人将呈现三方面趋势：更易应用、更易连接、更易运行。
二、工业机器人发展现状
本部分整理并评估了全球工业机器人的市场现状及特点，有利于了解工业机器人行业当前及预期发展的驱动因素及背景，为预测全球工业机器人发展空间提供依据。
（一）细分产品和市场概述
与汽车和其它机械行业不同，工业机器人的特征为“低容量、高复杂性”。
低容量指每种规格机器生产及部署数量较少；高复杂性，一是机器人包含大量不同的机器类型；二是缺乏统一或通用
控制系统的定义。
为了降低复杂性，本部分主要介绍了四类工业机器人（见表1），以及自动化单元组和解决方案（见图1）。
1、工业机器人的分类
根据物理特性（范围、重量等）、与人类配合方式、机动性及自动化水平，将工业机器人主要分为自主执行工业机器人、协作机器人、移动机器人、外骨骼设备四类。
表1：工业机器人细分一览表
（1）自主执行工业机器人
多关节型三角式龙门式/直线型/直角
坐标式选择顺应性装配机器手臂（SCARA）
多关节型机器人的旋转关节具有三到六个自由度，可实三角式（或并联）机
器人的三只机械手
臂通过万向节连接
直角坐标式机器
人由互成90 度的
三条控制轴组成。
SCARA 机器人以人类
的手臂为模型设计，具
有手肘、肩膀和手腕。
现高度灵活性（机械手可来回弯曲）。
到基础平台。
机械手
臂被固定为一个平
这些轴不能旋转，
但可沿直线移动，
他们可以x、y、z 三个
维度为轴进行活动，还
应用：多关节型机行四边形，用以限制而直线型机器人具备一个辅助轴用于器人应用广泛，例终端平台上的活动，相对简单，这样一末端执行器的活动。
这如装配、喷涂、画因此被动式手臂结来就简化了机器些轴的设置使机器人弧或点焊、码垛以构轻便，可快速移人控制。
得以延伸他们的手臂，及物料搬运。
动。
应用：由于直角坐并通过折叠将手臂收
应用：应用于要求高标式机器人无需回来。
精密度和速度的领
底座，可安装在天
应用： 它们被用于快 域： 常见应用有包 花板，因此用于空
速、重复及精确的点到 装、高精密度装配和 间有限的地方。
点的动作，例如码垛、 物料搬运。
机器负荷及装配。
（2）协作机器人
（3）移动机器人 （4）外骨骼设备
协作机器人无需防 自动导引车及自主移动机器人不是固定 外骨骼设备与人类身 护栏直接与人类工 安装而是移动的。
导航要么装载在设备本 体连接，用以负重任 作人员进行协作， 身（如基于摄像头或激光），大多高级类 务。
且具备简单程序的 型即如此，要么是置于外部（例如基于发 应用：它们用于工业应 机器学习能力。
声录音带的路径、电线或自动仪表着陆系 用，以协助工人活动 应用：它们被用于 统）。
（例如仓库中的举重 提高人工某些动作 应用：移动机器人被用于物流、交付以及 动作）。
的强度和精准度， 移动货物。
例如机械、转运点或存储领域
需要灵活性和工程 的盒子、货盘或工具等工业设施。
重组的过程，或者
空间受限的地方。
（1）自主执行工业机器人
自主执行工业机器人主要包括多关节型、三角式、龙门式、 SCARA 。
根据国际机器人联合会（IFR ）数据，2017 年全球约 210 万台自主执行工业机器人投入使用。
其中，2017 年交付量为 38.1 万台，主要以多关节机械手臂为主，占比达 65%，龙门式机器人为 16%，SCARA 机器人为 13%，三角式机器人仅 1%。
这类工业机器人主要应用于物料搬运操作，如机器维护（17.8
万台）、焊接及钎焊（8.2 万台）、装配（4.7 万台）。
应用最广
的领域为汽车行业，例如OEMs 和汽车供应商拥有量为12.6 万台，其次是电子制造业（12.1 万台）。
中国是最大的地区市场，为13.8
万台。
全球前五（中国、韩国、日本、德国和美国）市场占比70% 以上。
自主执行机器人需要与系统连锁的带门栅栏等安全设备，并
且只在不与工人直接接触的情况下操作。
通常采用固定物将这类
机器人固定，并被程序化，用以特定应用。
（2）协作机器人
协作机器人仍是一个新兴市场，2017 年交付量约1-2 万台，
预计2020 年，交付量将增长至超过10 万台。
协作机器人与自主执行机器人的关键差异在于，协作机器人无需栅栏就能实现安全运行，依靠自身安全机制和流程设计，能够直接与人类劳动者一起安全工作。
这些内置安全机制减少了对入口防护、互锁等外部安全措施的需求，降低了安装设计成本。
协作机器人能更简单地应用、连接及运行。
每个机器人都装
有简单的、分离的输入/输出接口，降低了安装和编程成本。
协作机器人具有可为劳动者提供体力支持的优势。
例如，通
过改进工程工艺，能够为年迈或身体能力受限的劳动者提供帮助，使其得以顺利进行生产工作。
目前，协作机器人应用最多的领域
为汽车和电子行业，能够帮助完成临时工作（如货物搬运）和高技能工作（如装配）。
同时，在物流行业，这类机器人已用于高技能任务（如拣货）和辅助性工作（如配套采购和售前服务）。
（3）移动机器人
移动机器人，也称自动导引车（AGVs），广泛应用于仓库和配送中心、制造业内部物流、农业、医院、零售店物流等。
根据IFR 数据，2017 年，全年安装了6.9 万个物流系统（占专业服务机器人总交付量的63%），包括约7000 个用于制造业的自动导引车。
预计到2021 年，全年将交付60 万台移动机器人，用于制造业内部及外部物流。
通常情况下，自动导引车的应用场景，一是工业环境下搬运货物，包括机械、转运点或存储区之间的包装盒、托盘、提包等；二是非制造业环境，例如仓库、机场、邮购邮件/包裹物流中心、医院或其他公共建筑，用于运输、交付和
转移货物。
（4）外骨骼设备
外骨骼设备，或人类与机器人结合体，是连接人类身体以支持重载过程的机器人。
这类机器人旨在增加人类力量，提高人类携带重物的能力。
根据IFR 数据，2017 年售出6000 台人类动力外骨骼设备，预测此类机器人将出现适度增长，到2021 年，将售出 4.8 万台。