智能机器人硕士学位毕业论文范文 与智能机器人产业趋势与广东有关专科开题报告范文

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智能机器人产业趋势与广东

发展工业机器人是《中国制造2025》推进信息化和工业化深度融合的重点领域之一,也是智能制造的重要载体和切入点.广东作为制造业大省,智能机器人产业发展面临新的机遇和挑战,加快推进智能机器人的生产应用进而提升机器人产业的国际竞争力成为现实而紧迫的任务.

一、全球智能机器人产业发展现状及趋势(一)发展现状

1、全球智能机器人市场规模不断扩大,产品需求大幅增加.根据国际机器人联合会(IFR)的统计,2015 年全球工业机器人销量首次突破24 万台,其中亚洲销量约占全球销量的2/3,销量为14.4 万台;欧洲地区为5 万台,其中东欧地区销量增速达到29%,是全球增长最快的地区之一;北美地区销量达到3.4 万台,较2014 年同比增长11%.中国、韩国、日本、美国和德国的总销量占全球销量的3/4.中国、美国、韩国、日本、德国、以色列等国是近年工业机器人技术、标准及市场发展较活跃的地区.1998-2014 年,全球工业机器人销量处于稳步增长态势;特别是2005-2014 年间,工业机器人销量迅速增长,新装工业机器人年均增长速度约为14%.2014年全球专用服务机器人销量为2.4 万台,较2013 年同比增长11.5% ;全球个人/ 家用服务机器人销量约为470万台,较2013 年同比增长28%.

数据来源:国际机器人联合会(IFR)2、亚太地区成为最重要市场.亚洲是目前全球工业机器人使用量最大的地区,占世界范围内机器人使用的50%,其次是美洲(包括北美、南美)和欧洲.2012-2015 年亚洲机器人销量年均增长15%,远高于美洲和非洲6% 的增长速度.2015 年,亚太地区工业机器人销售超过14 万台.2014 年中国、日本、韩国和泰国的工业机器人新装机量占亚洲地区总量的75%,分别在全球排名第一、第二、第四和第八位,四个国家工业机器人的市场规模占全球工业机器人销量的52.4%.

3、工业机器人产销国高度集中.  工业机器人的主要产销国集中在日本、韩国和德国,这三国的机器人保有量和年度新增量位居全球前列.据IFR 统计,2014 年日本每万名工人拥有323 台工业机器人,韩国为437 台,德国为282 台;2013 年日本的机器人保有量为30.4 万台,韩国为15.6 万台,德国为16.8万台.2014 年,日本、韩国、德国三国的机器人市场新增量占全球的30.9%,市场规模分别为2.9 万台、2.1万台、2 万台.日本机器人市场成熟,其制造商国际竞争力强,发那科、那智不二越、川崎等品牌在微电子技术、功率电子技术领域持续领先.韩国的半导体、传感器、自动化生产等高端技术为机器人快速发展奠定了基础.德国工业机器人在人机交互、机器视觉、机器互联等领域处于领先水平.

4、服务机器人市场处于起步阶段.服务机器人主要包括专业服务机器人和个人/ 家庭服务机器人.全球服务机器人市场化程度仍然处于起步阶段.一是由于服务机器人的技术未能解决.服务机器人技术是多学科交叉集成技术,涉及机械设计、自动控制、仿生学、运动学等多领域,在多样性、随机性、复杂性的环境背景下,其对于环境感知的任务复杂度和实时性要求更高.二是单位价值高的服务机器人整体水平技术低下,发展速度缓慢.如医用机器人的控制运动、精细组织操作和三维高清晰度的视觉能力要求高,仅少量发达国家有能力采用此类技术.

5、智能机器人产品易用性与稳定性提升.随着机器人标准化结构、集成一体化关节、自组装与自修复等技术的改善,机器人的易用性与稳定性不断被提高.一是机器人的应用领域已经从较为成熟的汽车、电子产业延展至食品、医疗、化工等更广泛的制造领域,服务领域和服务对象不断增加,机器人本体向体积小、应用广的特点发展.二是机器人成本快速下降.机器人技术和工艺日趋成熟,机器人初期投资相较于传统专用设备的差距缩小,在个性化程度高、工艺和流程繁琐的产品制造中替代传统专用设备具有更高的经济效率.三是人机关系发生深刻改变.工人和机器人共同完成目标时,机器人能够通过简易的感应方式理解人类语言、图形、身体指令,利用其模块化的插头和生产组件,免除工人复杂的操作.

6、各国高度重视技术创新.面对机器人产业的蓬勃发展,各国不断深化技术研究.2015 年日本国家机器人革命小组发布了《机器人新战略》,高度重视对机器人产业发展影响重大的下一代技术和标准.美国2013 年公布的《机器人路线图》部署了未来要攻克的机器人关键技术,包括非结构环境下的感知操作、类人灵巧操作、能与人类一起工作、具备在人类生产或生活真实场景中的自主导航能力、能自动理解人的行为和心理状态等.2014 年欧委会和欧洲机器人协会下属的180 个公司及研发机构共同启动全球最大的民用机器人研发计划“SPARC”,计划到2020 年,欧委会投资7 亿欧元,协会投资21 亿欧元,共同推动机器人研发.

(二)未来发展趋势

1、全球智能机器人需求继续保持快速增长“十三五”期间,发达国家经济复苏动力将增强,新兴经济体发展前景有望改善,全球机器人需求有望继续保持较快增长.其中工业机器人同比增长预计约为15%,美洲和欧洲增长约6%,亚洲/ 澳大利亚增长约16%.专用服务机器人销量前两位预计依然是国防机器人和挤牛奶机器人,这两种机器人约占服务机器人销量的一半.用于个人/ 家用的服务机器人预计会售出800 万台,且以吸尘、割草、擦窗等家政机器人以及娱乐休闲机器人为主.据麦肯锡咨询公司预计,到2025 年医疗类、增强人体机能类和家用类等服务机器人每年将产生1.1-3.3万亿美元的经济影响.

2、新型智能机器人市场需求增加新型智能机器人,尤其是具有智能性、灵活性、合作性和适应性的机器人需求持续增长.第一,下一代智能机器人的精细作业能力被进一步提升,对外界的适应感知能力不断增强.第二,市场对机器人灵活性方面的需求不断提高.雷诺目前使用了一批29 公斤的拧螺丝机器人,它们在仅有的1.3 米长机械臂中嵌入6 个旋转接头的机器臂均能灵活操作.第三,机器人与人协作能力的要求不断增强.未来机器人能够靠近工人执行任务,新一代智能机器人采用声呐、摄像头或者其他技术感知工作环境是否有人,如有碰撞可能它们会减慢速度或者停止运作.

3、机器人与信息技术深入融合大数据和云存储技术使得机器人逐步成为物联网的终端和节点.一是信息技术的快速发展将工业机器人与网络融合,组成复杂性强的生产系统,各种算法如蚁群算法、免疫算法等可以逐步应用于机器人应用中,使其具有类人的学习能力,多台机器人协同技术使一套生产解决方案成为可能.二是服务机器人普遍能够通过网络实现远程监控,多台机器人能提供流程更多、操作更复杂的服务;人类意识控制机器人这一新操作模式也正在研发中,即利用“思维力”和“意志力”控制机器人的行为.

4、机器人向模块化、智能化和系统化方向发展目前全球推出的机器人产品向模块化、智能化和系统化方向发展.第一,模块化改变了传统机器人的构型仅能适用有限范围的问题,工业机器人的研发更趋向采用组合式、模块化的产品设计思路,重构模块化帮助用户解决产品品种、规格与设计制造周期和生产成本之间的矛盾.第二,机器人产品向智能化发展的过程中,工业机器人控制系统向开放性控制系统集成方向发展,伺服驱动技术向非结构化、多移动机器人系统改变.第三,工业机器人技术不断延伸,目前的机器人产品正在嵌入工程机械、食品机械、实验设备、医疗器械等传统装备之中.

二、广东智能机器人产业发展现状及存在问题(一)广东智能机器人产业发展现状广东凭借良好的电子信息产业基础,在发展机器人产业方面拥有得天独厚的先发优势,机器人产业发展较早、实力雄厚.2016 年,广东省工业机器人产量增长45.2%,新增应用机器人2.2 万台,总量超6 万台,保有量占全国约1/5.

1.供给端形成了相对成熟的生产制造体系.

广东在数控机床领域有比较好的基础,从数控机床到机器人,从研发生产到工业应用,已形成相对完整的产业链.随着工业机器人市场和技术的日臻成熟,深圳、广州、佛山、东莞等地已培育了一批工业机器人的整机、部件、配套集成制造企业.广州数控、巨轮股份、科杰机械自动化、利迅达机器人、固高科技等一批本土智能制造企业迅速发展壮大,均掌握了一定的核心技术和自主知识产权,逐步形成规模化生产能力.据初步统计,截至2015 年上半年全省机器人制造企业(含本体及零部件研发制造、系统集成、维修服务以及服务机器人、特种机器人等)达139 家.广东先后建立了一批数控产业技术平台,成立了机器人与智能系统重点实验室、机器人产业技术创新联盟等技术合作平台,全省已有广州、佛山、东莞3 个智能机器人创新研究院.

2、需求端市场增长迅速空间广阔.广东汽车、电子信息、金属制品、纺织等优势产业规模大、发展成熟,经过多年的积累,都具备了一定的自动化水平,成为工业机器人应用的良好载体.随着机器人技术的不断进步,技术门槛和成本的降低,企业更高、更广泛的需求逐渐得以满足,劳动密集型企业的自动化、智能化改造对工业机器人需求巨大.近年来,随着企业生产经营成本特别是劳动力成本的持续上升,以及提高生产效率和工艺水平的迫切需要,工业机器人应用需求呈快速增长态势.

(三)广东智能机器人产业存在的问题和面临的挑战1、自主创新能力不强,产品以中低端为主,尚没有形成完整的产业链.当前广东机器人企业尽管基本掌握了本体设计制造、控制系统软硬件、运动规划等工业机器人相关技术,但总体技术水平与国外相比,仍存在较大差距,精密减速器、伺服电机、伺服驱动器、控制器等核心部件无法自产,所以整机的成本上很难与外企竞争.此外,广东机器人生产企业普遍规模小,市场份额占比小,而且各自为战,没有形成产业合力,导致技术创新能力不足,尚未形成从研发、生产、到销售、服务等完整有序的产业链,难以满足不同行业和工作环境下个性化、化的需求.

2、发达国家企业占据工业机器人市场绝大份额,自主品牌认可度不高.总体来看,目前欧洲和日本是工业机器人本体主要供应商,ABB、库卡、发那科、安川电机四大巨头占据全球工业机器人本体约50% 的市场份额.另外,在机器人系统集成方面,除了机器人本体企业的集成业务,知名的独立系统集成商还包括德国杜尔、徕斯和意大利柯马等.在关键零部件方面,机器人减速器70% 以上市场份额被日本纳博特斯克(Nabtesco)和哈默纳科(Harmonic)垄断.由于用户企业已经习惯使用国外品牌,特别是使用量最大、对设备品质要求最高的汽车和电子工业,导致自主品牌的本体和零部件产品不能尽快投入市场,甚至有成功应用经验的产品也难以实现推广应用.

3、外资厂商加速在我国的战略布局,市场空间将进一步受限.国外机器人企业在我国的投资大体呈现两个特征.一是从借助销售渠道发展到全产业链进入.国外机器人企业一般是从代理销售、提供售后服务(机器人的保养、维护、维修等)和技术支持开始进入我国市场,逐步发展到把生产、研发、工程中心转移到我国.二是从整机组装深入到关键部件生产.ABB、安川电机等已在我国建立了生产基地;库卡机器人工程中心签约入驻顺德;ABB在珠海设立全资子公司并开展机器人应用集成业务;安川电机联合美的集团,全面进军中国家电制造市场.随着国外机器人企业纷纷在我国投资建设生产基地,广东自主品牌工业机器人生产企业发展的市场空间将进一步受限.

4、核心部件长期依赖进口,企业成本压力大,盈利能力较低.目前广东机器人企业核心部件长期依赖进口的局面依然难以改变,企业成本压力大.2015 年,约75% 的精密减速器由日本进口,主要供应商是哈默纳科、纳博特斯克和住友公司等;伺服电机和驱动超过80% 依赖进口,主要来自日本、欧美和中国台湾地区.关键零部件大量依赖进口,导致本地企业生产成本压力大,比之于外企,本地企业要以高出近4 倍的购买减速器,以近2 倍的购买伺服驱动器.尽管在国家政策大力推动下,国产机器人厂商业务规模不断扩大,但核心零部件技术的缺失导致企业生产成本高企,企业的盈利能力不容乐观.

三、广东智能机器人产业发展对策

(一)结合智能制造发展规划,深入落实智能机器人发展政策.在组织实施《广东省智能制造发展规划(2015-2025年)》的基础上,突出发展以工业机器人为代表的智能装备产业,组织实施《广东省机器人产业发展专项行动计划》,加大对机器人产业发展的政策引导和扶持,以大力推广工业机器人示范应用为抓手,以满足中低端应用市场需求为主攻方向,加强关键核心技术突破,加大人工智能、传感识别、运动控制、伺服驱动等智能机器人前沿技术的研发和产业化,布局发展智能机器人产业,逐步健全机器人产业链,进一步增强机器人产业自主创新能力,形成产业发展的新生态.

(二)加快建设技术创新公共服务平台,构建以企业为主体的创新体系.充分调动市场主体的积极性,加快建设中国(广州)智能装备研究院、华南智能机器人创新研究院(佛山)、广东省智能机器人研究院(东莞)等机器人研发机构,充分发挥省内科研院所和高校技术研究和人才队伍对机器人产业发展的支撑作用.支持建设国家级机器人评定检测中心、国家工业机器人质量监督检验中心(广东)和国家智能控制系统制造产业计量测试中心,为全省机器人产业创新发展提供计量、标准化、基础技术、新产品研发、检验检测、产品认证等公共技术服务.鼓励有条件的地市和产业基地联合高校、科研院所组建机器人产学研用协同创新平台,加速创新成果产业化,大力开展机器人示范应用.支持省内企事业单位与国外领先的机器人研发机构合作建立公共服务平台或工程中心,利用国外先进技术提升我省机器人研发与应用水平.

(三)培育研发制造骨干企业,加快企业引进来和走出去.将机器人“工作母机”类制造业作为发展重点,在省战略性新兴产业骨干(培育)企业认定框架下,按照政府引导、市场选择、动态管理的原则,重点培育一批自主创新能力强、掌握核心关键技术、产品市场前景好、对产业带动作用大的机器人研发制造骨干企业.鼓励和支持现有的系统集成服务企业通过技术改造、兼并重组、上市融资、创新业务模式等方式做大做强.支持有条件的机器人制造企业向服务型制造发展,延长企业价值链,为用户提供整体解决方案,促进机器人产品的市场应用.鼓励和支持“工作母机”制造企业发展“工作母机+ 工业机器人”一体化解决方案,直接为客户提供数字化智能化加工中心或无人生产线.

(四)实施智能机器人推广应用计划,建设重点行业机器人应用示范项目.围绕广东传统优势制造业,应用工业机器人技术改造生产线,进而带动其他行业应用工业机器人,提高产品质量和劳动生产率.突出发展机械加工、抛光打磨、焊接、搬运、喷涂、热处理等一批工业机器人优势产品,以应用需求带动研发制造和应用集成市场发展.鼓励制造企业使用广东自主品牌机器人或成套设备,推进广东机器人及相关智能装备的示范推广和产业应用,对符合条件的机器人应用企业给予一定比例的购置事后奖补,形成规模应用和关键技术的突破,并带动提升上下游企业的积极性和配套生产、集成能力.重点开展机器人推广应用的行业各建设2-3 个机器人应用示范项目,力争项目中机器人及相关智能装备国产化率达60% 以上,以试点示范项目为标杆,带动机器人在制造业领域广泛应用.

智能机器人论文范文结:

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