【中國(guó)智能制造網(wǎng) 學(xué)術(shù)論文】隨著工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大以及現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)工業(yè)機(jī)器人性能的要求越來越高，以期進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，因此高速、高精度、智能和模塊化成為目前工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的主要趨勢(shì)。近年來工業(yè)機(jī)器人相關(guān)申請(qǐng)數(shù)量持續(xù)快速增長(zhǎng)。該文基于湯森路透公司的DerwentInnovationIndex數(shù)據(jù)庫(kù)，利用TDA、Excel等分析工具，對(duì)工業(yè)機(jī)器人相關(guān)進(jìn)行了分析，揭示了工業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。　　1、引言
　　
　　工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科，由操作機(jī)、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)品分類方式多種多樣[2]。按臂部運(yùn)動(dòng)形式的不同，工業(yè)機(jī)器人可以分為4種：直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型和關(guān)節(jié)型。按照應(yīng)用領(lǐng)域的不同工業(yè)機(jī)器人可以分為：弧焊機(jī)器人、電焊機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、裝配機(jī)器人及檢測(cè)機(jī)器人等。
　　
　　工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越受到世界各國(guó)的高度關(guān)注，主要經(jīng)濟(jì)體紛紛將發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，并以此作為保持和重獲制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要段。根據(jù)機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)公布的工業(yè)機(jī)器人的銷量數(shù)據(jù)[3]來看，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了2009年的經(jīng)濟(jì)衰退后，從2010年開始逐漸復(fù)蘇。2014年工業(yè)機(jī)器人銷量為22.50萬(wàn)臺(tái)，同比增速為26.31%，無(wú)論是銷量還是增速均創(chuàng)歷史新高。其中汽車行業(yè)和電子行業(yè)是工業(yè)機(jī)器人銷售量高的兩個(gè)行業(yè)，焊接、搬運(yùn)和裝配是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用多的三大應(yīng)用功能。
　　
　　機(jī)器人總銷量的70%集中在中國(guó)、韓國(guó)、日本、美國(guó)和德國(guó)這5個(gè)國(guó)家，并且中國(guó)已成為大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)[3]。2005年至2014年期間，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的銷售量以年均25%左右的速度高速增長(zhǎng)。2013年機(jī)器人聯(lián)合會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，韓國(guó)的工業(yè)機(jī)器人密度高，達(dá)到437臺(tái)/萬(wàn)人，日本為323臺(tái)/萬(wàn)人，德國(guó)為282臺(tái)/萬(wàn)人，美國(guó)為152臺(tái)/萬(wàn)人。然而，中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人密度僅為30臺(tái)/萬(wàn)人，遠(yuǎn)低于平均水平。
　　
　　本文通過對(duì)工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的進(jìn)行分析，揭示工業(yè)機(jī)器人技術(shù)研發(fā)布局及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。數(shù)據(jù)檢索自湯森路透DerwentInnovationsIndex(DII)數(shù)據(jù)庫(kù)和ThomsonInnovation(TI)數(shù)據(jù)庫(kù)，利用檢索策略1，共檢索到46482項(xiàng)文獻(xiàn)(檢索時(shí)間2015年10月)。數(shù)據(jù)分析工具包括湯森路透數(shù)據(jù)分析工具(Thomson Data Analyzer,TDA)、湯森路透創(chuàng)新分析平臺(tái)(ThomsonInnovation,TI)以及Excel等。
　　
　　2工業(yè)機(jī)器人技術(shù)分析
　　
　　2.1數(shù)量年度變化趨勢(shì)
　　
　　早的工業(yè)機(jī)器人申請(qǐng)始于1954年(圖1)，該由美國(guó)人喬治德沃爾申請(qǐng)，名稱為可編程的操作裝置?；谶@項(xiàng)，喬治德沃爾聯(lián)合約瑟夫英格伯格在1959年生產(chǎn)出世界上臺(tái)工業(yè)機(jī)器人“Unimationrobots”[2]。1950至1960年代的機(jī)器人基本都屬于“可編程的示教再現(xiàn)型機(jī)器人”[4]，即通過示教編程存儲(chǔ)作業(yè)程序的機(jī)器人。　　1970年代至1980年代末期，數(shù)量飛快增長(zhǎng)，并且出現(xiàn)了具有一定感覺功能和自適應(yīng)離線編程能力的“知覺判斷機(jī)器人”[4]。工業(yè)機(jī)器人“四大家族”：庫(kù)卡、ABB、安川、FANUC公司分別在1974年、1976年、1978年和1979年開始了布局。
　　
　　從1990年代至今，工業(yè)機(jī)器人的申請(qǐng)量迅猛增長(zhǎng)。此階段機(jī)器人帶有多種傳感器，能夠?qū)⒍喾N傳感器所得到的信息進(jìn)行融合，能夠有效地適應(yīng)環(huán)境變化，具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)能力和自治功能。
　　
　　工業(yè)機(jī)器人申請(qǐng)量前5位國(guó)家中(圖2)，美國(guó)早開始工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)，其研發(fā)活動(dòng)可追溯到1950年代早期。日本和德國(guó)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的申請(qǐng)晚了將近10年，直到1960年代末期才出現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的申請(qǐng)。中國(guó)和韓國(guó)都是于1980年代早期進(jìn)入該研究領(lǐng)域。