工业机器人介绍详解.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,四川大学制造科学与工程学院,工业机器人,一、制造模式变革与智能制造,二、机器人智能制造模式分析,三、中国机器人产业发展现状,四、新一代机器人技术发展趋势,一、制造模式变革与智能制造,“新工业革命”正在以“山雨欲来风满楼”的架势席卷全球。平台技术和平台型企业是新工业革命产业生态环境系统的主导力量，新的工业模式将促使产业组织结构由集中式控制向分散式增强型控制的产业生态转变。,对于制造业而言，成本竞争是一个永恒的话题，但目前我们所面临的现实却是人口红利逐渐消失，劳动力成本猛增。而另一方面，低附加值的现状还在继续，资源环境已不可持续，高端制造竞争力不足，低端制造又面临外流，所以现在不是需要简单的转型升级，而是需要制造模式的变革。,劳动力短缺,劳动力成本急剧上升,产能过剩,市场需求个性化,技术与产品的快速更新,制,造,业,面,临,的,问,题,制,造,业,模式变革,技术“红利”（功能、性能、成本）支撑,全球面临技术模式变革,美国的再工业化,美国“制造业回归”（,2009,年起）,美国丧失了低端产业的领先优势,高端产业市场也落后于德国和日本,美国在制造业相关的,R&D,投入和活动在逐渐衰退,美国总统奥巴马在,2012,年国情咨文中提出，经济发展、就业增长、国家安全的关键是制造业。,智能机器人技术和产业将影响全球制造业格局！,美国的高端战略：保持在高端制造领域的研发领先、技术领先和制造领先。,机器人,数字制造,人工智能,2012,年，美国奇点大学,Vivek Wadhwa,教授在,华盛顿邮报,撰文：,“,Why it is chinas turn to worry about manufacturing?,欧洲新工业革命（,I4.0,）,德国以工业,4.0,计划为引领的制造,业领先计划（,2013,年,3,月发布）,制造业是德国传统的经济增长动力，,德国装备制造业全球领先,德国在应用信息技术，如嵌入式系统,、应用软件等领域全球领先,双领先战略目标：,1,、全球领先的装备制造业,2,、领先的智能制造技术提供者,智能机器人技术和产业将影响全球制造业格局！,德国,的前瞻战略：,通过利用信息物理系统,CPS,相结合的手段，将制造业向智能化转型。,中国制造模式难以持续,三大要素,面临困境,1,）劳动力密集,2,）低成本、低附加值,3,）严重损耗资源环境,1,）劳动力结构性短缺、人口红利到期,2,）高成本、高附加值,3,）资源环境无以为继,高耗能，高污染，,低技术含量，低,附加值,劳动力效,率,1/8,单位,GDP,耗能：,8,日本，,4,美,2,韩国、印度,制造业模式变革与智能制造,改变原有制造业的模式,现有的制造系统无法满足未来市场的需要,快速市场响应（以电子消费品为例）,生命周期只有,24,个月,调整生产系统适应新产品需要,140-160,天,全球化生产组织,跨价值网的企业间集成,不在价值之内，参与不了全球化组织,“,机器人革命,”有望成为“,第三次工业革命,”的一个切入点和重要增长点，将影响全球制造业格局,我国将成为,全球最大,的机器人市场。我们不仅要把我国机器人水平提高上去，而且要尽可能多地占领市场。,习总书记,2014,年两院院士大会上讲话,习主席说：,以物质生产，物质服务为主的经济发展模式向以信息生产、信息服务为主的经济发展模式转变。,一场革命,信息化,信息技术已经成为率先渗透到经济社会生活各领域的先导技术。,两股洪流,无人化，智慧化,三个技术高地,机器人，数字制造，人工智能。,影响未来的颠覆性技术,Disruptive technologies,无人（自主）化,包括,智能化、自动化、网络化,例：四大无人机系统,Uvs,，,UxV,空中无人机,UAVs,、,Unmanned Aerial Vehicles,地面无人车,UGVs,、,Unmanned Ground Vehicles,水面无人船,USVs,、,Unmanned Surface Vehicles,潜水艇,UUVs,、,Unmanned Underwater Vehicles,例：智慧,XX,“,物化成人”,“灵魂”,信息化技术,“灵魂”附于制造业,智能制造,智能制造,泛在制造,智能机器人,智慧化,什么是人工智能,?,智能科学,从微观、宏观层面研究大脑，解释人类智能的产生机理，即脑科学。,基于揭示的原理，用模拟的方法加以实现就是,人工智能。,人工智能技术的进步是提高智能制造和智能机器人水平的制高点。,我国,2013,年装备制造业产值,20,万亿,，约占我国,GDP,1/3,，全球装备制造业占比,1/3,。,2014,年我国高端制造业占比,10%,。,问题：核心技术,基础工业,人才,只有把,核心技术,掌握在自己手中，才能真正掌握竞争和发展的主动权，才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全，不能用别人的昨天来装扮自己的明天，不能总指望依赖他人的科技成果来提高自己的科技水平，更不能做其他国家的附庸，永远跟在别人的后面亦步亦趋。,习总书记说：,我们要组织精干力量突破若干核心技术，组织有实力的单位对部分基础零部件进行攻关。,现代化武器、重大装备、各类智能产品控制系统心脏的芯片,80%,以上依赖进口；,飞机发动机、机载电子设备和配套件大量进口；高铁所需部分核心零部件,80%,以上需要进口；,工程机械所需的高压泵、阀、马达及控制系统几乎全部进口；,机器人重的伺服电机、减速器等。,什么技术是核心技术？,我们必须的，别人会，我们不会的技术，无论是整机还是部件。,特别是软件。,我国部分大型企业缺少创新的动力和积极性，不少企业担不起“以企业为创新主体”的责任。导致以企业为主体产、学、研结合实际效果不佳，不能获得预期成果。,中国国家战略,我们不仅要把我国机器人,水平提高,上去，而且要尽可能多的,占领市场,机器人革命有望成为“第三次工业革命”的一个切入点和重要增长点，将,影响全球制造业格局,，而且我国将成为全球（数万亿美元）,最大的机器人市场。,机器人是“,制造业皇冠顶端的明珠,”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的一个标志,机器人的地位：,1,）影响制造业格局,2,）万亿美元市场,2,）制造业皇冠顶端的明珠,二、,机器人智能制造模式分析,机器人与人的深度融合,人类与机器的联合，即嵌入我们大脑的知识和技巧将与我们创造的容量更大，速度更快，知识分享能力更强的智能相结合。,我们的智能会逐渐非生物化，其智能程度将远远高于今天的智能,一个新的文明正在冉冉升起，它将使我们超越人类的生物极限，大大加强我们的创造力。,在这个新世界中，人类与机器、现实与虚拟的区别将变的模糊，我们可以任意的装扮成不同的身体，扮演一系列不同的角色。,节自,奇点临近,据估计：,2010,年：出现第一代低级通用机器人,能从事简单的家务劳动,智能水平相当于,小爬虫（,Small Reptiles,）,2015,年：有机械手的实用型机器人,多台合作完成多种任务,其技能（,skills,）相当于,青蛙（,Frog,）,2020,年：通用机器人可从事大多数简单乏味的劳动,2030,年：第二代通用机器人,具有类似,哺乳动物（,Manmal,）,智能和识别能力,有限的学习机制，在叉路口可根据经验选择路径,第三代机器人，类似,灵长类动物（,Small Primates,）,的智能,白领机器人,知识工业自动化,运用机器人进行复杂分析，精确判断，创造性的解决问题，越来越多的知识工作由机器人（软件机器人）来完成。,将会出现机器人工程师、机器人设计师、机器人管理员等。,机器人支撑制造模式变革,新一轮工业革命需要机器人技术支撑,劳动力成本不断上升加速机器人需求,新技术进步扩大机器人应用范围,客户化定制依赖于机器人制造,未来制造业挑战,机器人改变了生产方式，带来制造业模式变革。,制造业三项关键技术,生产方式：数字化制造,生产决策：人工智能,生产工具：智能机器人,技术因素：机器人技术进步,Speed,Accuracy,Payload,reliability,Interaction Capability,Muliti-sensor,Intelligent Applications,Networking Capability,From a“robot worker”to a“robot technician”,工业机器人带来的经济效益,1,、改善劳动条件，逐步提高生产效率。,2,、更强与可控的生产能力，加快产品更新换代。,3,、提高零件的处理能力与产品质量。,4,、消除枯燥无味的工作，节约劳动力。,5,、提供更安全的工作环境，降低工人的劳动强度，减少劳动风险。,6,、减少工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存。,7,、提高企业竞争力。,成本因素：机器人成本不断下降,RMB,2012,2022,SCARA,6,万,4.2,万,SCARA,系统,12,万,8.4,万,投资回报,1.2,年,2.5,个月,6-DOF,12,万,8.4,万,6-DOF,系统,24,万,16.8,万,投资回报,2.4,年,5,个月,工业机器人成本将以每年,4%,减少,成本因素：人工成本日益攀升,工资以年均,20%,的速度上涨（数据截止,2012,年底，根据以往几年平均增长来估计未来至,2015,年的增长速度）,人民币汇率以年均,5%,的速度增长,货运价格以年均,5%,的速度增长（综合考虑油价走势和其他因素）,成本因素：人工成本日益攀升,2012,年人均工资,￥,4.2,万,/,年（,3523,元,/,年。福利,20%,），用工成本,￥,5,万,/,年。,2012,年上半年城市居民工资收入相比去年同期增长,13%,，农民工工资也上涨了,14.9%,。,今后,10,年人工成本增长率保持在,15%,，到,2025,年，人均用工成本将达到,20,万,/,年（,$3371,元,/,月）。,国家和地区,（美元）,2000,2008,2012,2025,美国,2837,3325,3600,4388,日本,2711,2847,3000,3657,韩国,1386,2469,-,-,中国,88,290,559,3371,中国人均成本将从现在￥,5,万,/,年增加到,2025,年的,20,万,/,年,初始条件,成本因素：机器人性价比凸显,成本比较,结论,工业机器人系统,平均价格,30,万，每,年维修及服务成本,2,万；,一位成熟的焊接,技工月工资,6000,元；,工业机器人可替代,3,个焊接技工。,工业机器人成本：,5,万元,/,年（按,10,年,使用寿命折旧，含,维修费用）；,人工成本,:21.6,万,元（,0.6,*,12,*,3,）。,一台工业机器人,在产生相同效益时，,投入的成本是使用,人工成本的,23%,。,三、中国机器人产业发展现状,我国制造业的发展正处于工业化发展过程中，具有自动化、智能化、绿色化、网络化、信息化的发展趋势，随着市场的激烈竞争、劳动力成本的逐渐上升，以及用户对个性化、定制化的需求越来越迫切，老龄化社会的加剧形成，一线产业工人减少的趋势不可逆转，我国制造业普遍需要技术和设备升级改造，以增强竞争力，提高经济效益，因此，我国工业机器人产业的发展空间巨大,。,中国总人口和劳动人口（,1950-2050,年）单位：亿人,我国劳动力情况,未来,20,年，“,the old-age dependency ratio,”要增加一倍，中国工作年龄人口,2015,年开始下降。,我国劳动力逐年递减,劳动力资源短缺，人口红利消失，老龄化日益严重。,机器人技术提升,机器人价格下降,（,50%,）,劳动力短缺,劳动力成本上升,（,30%,）,机器人“井喷式”发展成为可能！,机器人制造模式变革,市场现状：机器人市场分析,根据国际机器人联合统计，,2013,年外资企业在华销售工业机器人总量超过,27000,台，较上年增长,20%,；据中国机器人产业联盟统计，,2013,年国内企业在我国销售工业机器人总量超过,9500,台，较,2012,年增加,65.5%,。,2013,年中国市场共销售工业机器人近,37000,台，约占全球销量的五分之一，总销量超越日本，成为全球第一大机器人市场。,市场现状：中国机器人市场空间分析,每万名制造业工人机器人保有量：,韩国：,396,；日本：,332,；德国：,273,世界平均水平：,58,中国：,23,国际市场：存量市场,中国市场：增量市场,中国机器人产业初步形成,序号,代号,上市,公司,覆盖行业,产品介绍,1,300024,机器人,军工、电力、汽车等,AGV,、洁净机器人、点焊机器人、弧焊机器人等,2,002698,博实股份,石化、饲料等,石化后处理设备，如合成小脚后处理设备,3,002527,新时达,电梯,自动化控制器、变频器、机器人单体及机器人成套设备,4,002013,中航精机,军工,小载重灵活机器人,5,300202,科大智能,电网、汽车,从事汽车、包装行业集成产品，主要有乘用车焊装,37,002184,淘得控制,工业自动化,未来有望实现控制器、伺服电机等产品的国产化,38,002334,英威腾,工业自动化,伺服系统、伺服驱动器,39,300307,慈星股份,纺织,合资经营机器人驱动及控制系统项目,40,000913,钱江摩托,摩托车,子公司经营工业机器人及其零配件,股票市场,40,余家机器人概念高技术板块,中国机器人产业园（,30,余家）,根据国际机器人联合会和中国机器人产业联盟统计数据，,2013,年全球机器人销量再创新高，达到,179000,台，同比增长,12%,，,2003-2013,年年均增速达,14%,。,我国机器人市场前景,我国机器人保有量和密度（万名员工拥有机器人数量）相对较低。国际机器人联合会数据显示，,2013,年全球机器人保有量约,140,万台，我国约,13.4,万台，不到全球的,10%,，机器人密度，国际平均水平,58,台，韩国,347,台，日本是,339,台，德国是,251,台，美国,135,台，而我国仅为,23,台。,国际机器人密度对比,中国总人口和劳动人口（,1950-2050,年）单位：亿人,我国劳动力人口绝对数量,2015,年开始下降,中国机器人产业联盟,2013,年上半年对我国,6,家主要机器人企业统计显示，机器人产量和总产量同比增速分别达到,68%,和,67%,。,据,IFR,统计：,2005,年到,2013,年，我国工业机器人销售以年均,25%,以上的速度高速增长，已成为全球增长最快的市场之一；这一增速自,2008,年之后进一步加快，,2008,年到,2013,年，销售量年均增长,36%,，综合机器人产业联盟,6,月发布的数据，,2013,年当年我国机器人销量近,37000,台。占全球销量的,1/5,，成为全球最大的机器人市场（,IFR2011,年曾预测，,2014,年我国将成为全球最大机器人市场）。,近年来我国机器人应用高速发展,1,、不同行业机器人集成应用技术将是瓶颈之一,2,、具有国际竞争力的龙头企业不多,3,、高技能机器人应用技术人才匮乏,4,、“一哄而上”的苗头有所显现,5,、基础技术研发亟待加强，支撑机器人产业可持续发展,我国机器人产业发展面临的主要挑战,四、新一代机器人技术发展趋势,机器人未来应用领域及广阔空间,研制机器人的最初目的是为了帮助人们摆脱繁重劳动或简单的重复劳动，以及替代人到有辐射等危险的环境中进行作业，因此机器人最早在汽车制造业和核工业领域得以应用。,随着机器人技术的不断发展，工业领域的焊接、喷漆、搬运、装配、铸造等场合，已经开始大量使用机器人。另外在,军事、海洋探测、航天、医疗、农业、林业甚至到服务娱乐行业,，也都开始使用机器人。,国际机器人联合会,(International Federation of,Robotics,，,IFR),将机器人定义如下：机器人是一种半自主或全自主工作的机器，它能完成有益于人类的工作。,工业机器人,是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。,特种机器人,是应用于特殊环境（如,替代人到有辐射等危险的环境中进行作业等）的机器人。,服务机器人,可以分为专业领域服务机器人和个人,/,家庭服务机器人，服务机器人的应用范围很广，主要从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。,机器人分类,工业机器人,一汽集团汽车生产点焊线,120,公斤点焊机器人,工业机器人,直角坐标机器人,AGV,小车,特种机器人,水下机器人,医学微操作机器人,特种机器人,排爆机器人,消防机器人,服务（家政）机器人,智能清洁机器人,导购机器人,工业机器人技术未来的发展方向,智能化。,柔性化。,安全性。,低成本。,技术融合。,工业机器人核心关键技术,1,、工业机器人灵巧操作技术,2,、工业机器人自主导航技术,3,、工业机器人环境感知与传感技术,4,、工业机器人的人机交互技术,5,、基于实时系统和高速通信总线的工业机器人,开放式控制系统,