工業(yè)機(jī)器人為何成為智能制造中心

隨著制造業(yè)智能化升級的深入，工業(yè)機(jī)器人以其高精度、高效率和穩(wěn)定性，成為智能制造的中心驅(qū)動力。國際機(jī)器人聯(lián)合會（IFR）報(bào)告顯示，2023年全球工廠中投入使用的工業(yè)機(jī)器人已達(dá)約428萬臺，較上年增長10%；其中中國市場貢獻(xiàn)了51%，為全球比較大的工業(yè)機(jī)器人市場。國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)也表明，2024年11月我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量同比增長29.3%，表明行業(yè)保持快速增長。正如央視財(cái)經(jīng)所言：“工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)、制造和應(yīng)用，是衡量國家科技創(chuàng)新和制造水平的重要標(biāo)志”。憑借持續(xù)的技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng)，國產(chǎn)機(jī)器人成本大幅降低，使原本買不起機(jī)器人的中小企業(yè)也能負(fù)擔(dān)得起，推動機(jī)器人在更多領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

分類介紹

工業(yè)機(jī)器人按機(jī)械結(jié)構(gòu)可分為多種類型，每種結(jié)構(gòu)具有不同特點(diǎn)：

• 關(guān)節(jié)型機(jī)器人：由多個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)類似人臂。關(guān)節(jié)型機(jī)器人自由度高，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜動作，在工業(yè)中應(yīng)用為，適合焊接、搬運(yùn)、裝配、噴涂等多種場景。一般配備6軸以上關(guān)節(jié)，運(yùn)動靈活且占地面積相對較小。

• SCARA機(jī)器人：也稱平面多關(guān)節(jié)機(jī)器人，通常由并列的兩個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個垂直關(guān)節(jié)組成。SCARA結(jié)構(gòu)在水平面內(nèi)運(yùn)動靈活、速度快、重復(fù)定位精度高，常用于高速裝配和點(diǎn)位搬運(yùn)，如電子元器件裝配、食品包裝等場景。

• 并聯(lián)型機(jī)器人：多根機(jī)械臂通過并聯(lián)連桿連接同一運(yùn)動平臺，典型為三角形軌跡的Delta機(jī)器人。并聯(lián)機(jī)器人剛性好、加速度高、響應(yīng)快，適合高速揀選、分揀、包裝等小型物料搬運(yùn)任務(wù)，但有效負(fù)載一般較小。

• 笛卡爾（直角坐標(biāo)）機(jī)器人：三個軸相互垂直的線性滑軌組成直角坐標(biāo)系的機(jī)械結(jié)構(gòu)，又稱龍門機(jī)器人。笛卡爾機(jī)器人運(yùn)動路徑規(guī)則、控制簡便，可提供大行程和較大負(fù)載能力，適用于碼垛、搬運(yùn)大型工件或流水線搬運(yùn)等場合。

• 協(xié)作機(jī)器人（Cobots）：強(qiáng)調(diào)人機(jī)協(xié)作的安全型機(jī)器人，通常重量輕、末端安裝力傳感器和碰撞檢測系統(tǒng)。協(xié)作機(jī)器人操作簡便，多通過手動示教或平板界面編程，支持免防護(hù)柵欄運(yùn)行，適合與工人近距離作業(yè)。雖然目前協(xié)作機(jī)器人一般負(fù)載較低且速度相對傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人慢，但在中小批量多品種生產(chǎn)、教育、醫(yī)學(xué)及消費(fèi)品行業(yè)等需要靈活生產(chǎn)的場景越來越受歡迎。

中心功能

工業(yè)機(jī)器人具備多功能性，可執(zhí)行制造現(xiàn)場中多種重復(fù)性、復(fù)雜性操作，主要包括：

• 搬運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)：機(jī)器人可自動取放、輸送物料，如工件或包裝箱，從而替代人力搬運(yùn)，提高物料輸送效率。

• 裝配作業(yè)：在裝配線上，機(jī)器人可完成螺絲擰緊、零部件裝配、插入等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)高速精密裝配。

• 焊接與噴涂：在汽車制造、金屬加工等行業(yè)中，關(guān)節(jié)型機(jī)器人常用于點(diǎn)焊、弧焊和噴漆等工藝，可保證焊接質(zhì)量一致并明顯提升生產(chǎn)效率。

• 分揀與包裝：借助視覺、傳感器或機(jī)器學(xué)習(xí)算法，機(jī)器人可對產(chǎn)品進(jìn)行自動識別和分類，并完成包裝、碼垛等操作，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、電商等行業(yè)的快遞分揀和終端包裝。

• 上下料：在機(jī)床或檢測設(shè)備旁邊，機(jī)器人可自動完成上下料和托盤更換，降低人工強(qiáng)度、提高產(chǎn)線連續(xù)性。例如，機(jī)械手自動給CNC加工中心上下工件，或?qū)⒓庸ね瓿傻漠a(chǎn)品放到輸送線上。

應(yīng)用場景

工業(yè)機(jī)器人正在物流與制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用：

• 倉儲物流領(lǐng)域：在智能倉儲中心，大量使用機(jī)器人自動完成貨物的存取、分揀和搬運(yùn)任務(wù)。比如，通過堆垛機(jī)和穿梭車實(shí)現(xiàn)高密度貨架的自動存取，AGV/AMR自主搬運(yùn)地面托盤或貨架，自動分揀系統(tǒng)根據(jù)訂單自動排序包裹。電商、零售和快遞行業(yè)的倉庫普遍采用智能搬運(yùn)和分揀機(jī)器人，大幅提升了揀貨速度和準(zhǔn)確率，減少了對人工的依賴。

• 生產(chǎn)制造領(lǐng)域：在汽車、3C電子、金屬加工、食品醫(yī)藥等行業(yè)的生產(chǎn)線上，機(jī)器人承擔(dān)裝配、焊接、噴涂、檢驗(yàn)等工序。國內(nèi)機(jī)器人廠商與行業(yè)企業(yè)合作密切，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，在汽車制造、電子、金屬加工等行業(yè)，機(jī)器人應(yīng)用已經(jīng)非常普遍。例如汽車車身生產(chǎn)線，數(shù)百臺機(jī)器人同時工作進(jìn)行車身焊接和涂裝；電子工廠中，多關(guān)節(jié)機(jī)器人自動插板、擰螺絲；金屬零件加工中，機(jī)器人自動上下料和分揀。這些應(yīng)用案例表明，工業(yè)機(jī)器人在各類制造場景中扮演了提質(zhì)增效的關(guān)鍵角色。

案例：福萊瑞達(dá)智能物流解決方案

以深圳市福萊瑞達(dá)智能物流系統(tǒng)有限公司為例，該公司是智慧物流與智能制造系統(tǒng)的綜合解決方案提供商。福萊瑞達(dá)自主研發(fā)了覆蓋倉儲、分揀、包裝、裝車等全過程的物流機(jī)器人，典型產(chǎn)品包括堆垛機(jī)、四向/兩向穿梭車、AGV/RGV搬運(yùn)車、自動裝卸車及碼垛機(jī)器人等。與此同時，福萊瑞達(dá)還自主開發(fā)WMS（倉庫管理系統(tǒng)）、WCS（倉庫控制系統(tǒng)）、數(shù)字孿生等全品類軟件系統(tǒng)，形成軟硬件結(jié)合的整體方案。通過這些方案，福萊瑞達(dá)幫助客戶實(shí)現(xiàn)了從物料入庫到出庫的全過程自動化。例如，某企業(yè)引入福萊瑞達(dá)的一體化智能物流系統(tǒng)后，其倉儲容量和分揀效率明顯提升，人工成本大幅下降。該案例凸顯了現(xiàn)代物流機(jī)器人系統(tǒng)在降本增效和提高供應(yīng)鏈響應(yīng)速度方面的作用。具體詳情案例詳情請登錄深圳市福萊瑞達(dá)智能物流系統(tǒng)有限公司官網(wǎng)查看

行業(yè)趨勢

2024年行業(yè)數(shù)據(jù)表明，工業(yè)機(jī)器人市場持續(xù)增長、智能化水平不斷提升：

• 市場規(guī)模與增長：國際機(jī)器人聯(lián)合會報(bào)告顯示，2023年全球工廠機(jī)器人庫存超過428萬臺，安裝量連續(xù)第三年超50萬臺；其中中國2023年新增安裝27.63萬臺，占全球總量的51%，運(yùn)營庫存近180萬臺，位居世界前列。IFR預(yù)測未來中國制造業(yè)仍有5–10%的年均增長潛力。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院估算，2024年中國工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模約為600億元左右，創(chuàng)歷史新高。國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2024年全年工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量穩(wěn)步增長，11月產(chǎn)量同比增幅近30%，反映出下游需求強(qiáng)勁回暖。

• 自動化水平提升：全球機(jī)器人密度（每萬名制造業(yè)員工所配機(jī)器人數(shù)量）在2023年創(chuàng)新高，達(dá)到平均162臺。中國大規(guī)模推廣自動化技術(shù)，截至2023年已躍居全球第三，機(jī)器人密度達(dá)470臺/萬人，超過德國（429臺）、日本（419臺），僅次于韓國和新加坡。這表明中國制造業(yè)的自動化程度持續(xù)提升。

• 協(xié)作與智能化：協(xié)作機(jī)器人作為熱門細(xì)分，2023年其在全球工業(yè)機(jī)器人安裝量中的占比達(dá)10.5%。協(xié)作機(jī)器人由于易用且可靈活部署，正被越來越多中小型企業(yè)采用。與此同時，人工智能、視覺檢測、物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字孿生等新技術(shù)與機(jī)器人深度融合成為趨勢：機(jī)器人正在從“執(zhí)行者”向“智能伙伴”演進(jìn)，在質(zhì)量控制、柔性生產(chǎn)及自適應(yīng)控制方面能力更強(qiáng)。IFR將人工智能、協(xié)作機(jī)器人、移動機(jī)器人和數(shù)字孿生列為2024年機(jī)器人技術(shù)的五大趨勢之一（見下圖）。

• 政策與生態(tài)：中國持續(xù)出臺支持智能制造和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的政策。工信部發(fā)布了新版本的《工業(yè)機(jī)器人行業(yè)規(guī)范條件（2024版）》，旨在推動行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和規(guī)范發(fā)展。與此同時，包括國內(nèi)企業(yè)和初創(chuàng)廠商在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)不斷完善，國產(chǎn)機(jī)器人正加速搶占中低端市場，同時向領(lǐng)域沖擊。例如，國內(nèi)廠商已在重載機(jī)器人（千斤前列負(fù)載）領(lǐng)域取得突破并實(shí)現(xiàn)批量銷量，打破了長期以來進(jìn)口品牌壟斷的局面?？傮w來看，在政策支持、技術(shù)進(jìn)步和市場需求的多重驅(qū)動下，未來幾年工業(yè)機(jī)器人將繼續(xù)保持快速發(fā)展態(tài)勢。