從制造業對工業機器人的應用需求和工業機器人技術發展趨勢來看,未來工業機 器人必然向具備良好的安全性、靈活性和易用性，可實現人機協作等方向發展。與大 數據、云計算、物聯網、人工智能等新技術相融合，將成為工業機器人技術發展的重要方向。同時也將帶動如工業機器人控制系統和機器人示教器等上下游裝備產業協同發展。

一、工業機器人產業發展方向，技術方面

1 .人機交互與協作技術

人機交互技術是能夠使人類與機器人一起工作的技術。為突破當前工業機器人只 能利用專用設備進行人機交互的局限，必須大力發展人機交互技術、安全合作技術， 需要研究并設計各種智能人機接口，如多語種語言、自然語言理解、圖像、手寫識別 等，提高人與工業機器人交互的和諧性。重點研究"多模態人-機自然交互方法與技 術”，具體包括：非編程的、人-機器人直接示教技術，基于語音指令集及機器人自主識別的語音交互技術，基于手勢/姿態指令集及機器人自主識別的視覺交互技術，生-機-電融合交互技術，以及人機多層次指令融合技術等。

2.多機器人智能協作技術

隨著機器人技術、智能化控制技術和模式識別技術、無線網絡和云計算技術的飛速發展，以及全球范圍內勞動力成本的攀升和巨大的生產需求的出現，新一代工業機器人的研制成為行業熱點。與傳統獨立工作機器人和簡單作業系統相比，未來工業機器人具有網絡化、模塊化、智能化和協作式工作特點。通過網絡控制技術、多機器人系統技術、智能優化和協同技術完成復雜大型任務的多機器人智能協作。其中，網絡化將在總線網絡控制技術基礎上融合物聯網技術、4G和5G移動通信技術等，實現設備層、操作層和管理層的無縫連接；智能化是指融合3D感知技術、多傳感器融合技 術、智能伺服控制技術，實現復雜環境任務操作的智能化和簡單化。

3.微納機器人技術

微納機器人包含面向微納操作目標的微納操作機器人和本體為微納尺度的微納米型機器人兩大類。在制造領域，如何發揮微納米機器人在微觀世界中的作用是機器人技術由宏觀向微觀發展的新方向。針對納米觀測、納米制造中的關鍵科學問題，重點發展機器人本體尺寸在微米級到納米級的微納米機器人技術，實現其在狹小空間的無線供能、精確運動控制以及對納米材料的抓取和定點放置功能。面向規模化納米制 造，發展多納米機器人的協調控制及規模化、自動化納米裝配制造方法，為從分子到 宏觀物體的跨尺度制造提供技術方案。

4.機器人云技術

當前市場主流的單體機器人的存儲和計算能力都僅限于本機，而智能化則要求更多的知識存儲、檢索以及推理計算能力，單體機器人很難滿足這一需求。云服務能夠提供海量的存儲、便捷的信息檢索以及強大的超級計算能力。工業機器人與互聯網、云服務結合后，可以將處理復雜運算、存儲海量信息的任務交給處于云端的大腦完成，機器人本身只需要配置能執行交互命令、運動控制和數據傳輸的簡單的小型化、低成本、低功耗處理器。這樣做可極大地提高機器人的智能化程度，拓展其推理計算、知識獲取、信息存儲的能力，快速便捷地實現機器人功能和性能的升級，從而達到實現更多智能應用并降低成本的目的，使得機器人能夠進入千家萬戶。

5.機器人環境感知技術

環境感知是指從視覺、聽覺、觸覺等方面產生的對周圍環境的感受。機器人視覺技術是使機器人具有視覺感知功能的技術，機器人視覺可通過視覺傳感器獲取環境的圖像，并通過視覺處理器進行分析和解釋，進而轉換為符號，讓機器人能夠辨識物體并確定其位置。機器人聽覺技術指利用傳感技術，使機器人具有類似人的聽覺功能，提高機器人與外界的交互能力。機器人觸覺技術指采用觸覺傳感器，使機器人擁有類似人類皮膚的敏感觸覺，能夠讓機器人對物體的外形、質地和硬度更加敏感，最終勝任醫療、勘探等一系列復雜工作。為此，需重點研究人臉追蹤技術、物體識別技術、動作識別技術、場景識別技術、語言識別技術、多語種識別技術、聲紋識別技術、觸覺傳感技術和多傳感融合技術等。

6.機器人自主學習、自主行為技術

機器人自主學習是實現機器人知識經驗積累、智能發育的過程，機器人自主學習技術可以使機器人突破只能在人為設定任務框架下進行決策的局限性，提高機器人的適應性。重點需要解決三個方面的技術難題：基于人腦智力形成及發育機理的類人智能行為建模；知識的獲取、表示與抽象方法，以及可實現知識存儲、更新及在線檢索的智能發育模型及自主學習技術；面向與人共融機器人平臺的自主知識獲取，以及人機智能行為協同與決策等實用化技術。

在機器人自主學習技術的研究基礎上，研究機器人自主行為技術，即研究廣義行為環境的感知與理解技術，解決機器人對動態以及非結構化環境的認知問題，研究面向人機互助的優化決策技術，解決面對復雜環境與任務的行為決策問題。

7.機器人自主編程技術

當前在機器人的應用中，手工示教編程仍占主導地位，但是隨著人們對產品質量和生產效率要求的提高，編程周期長、示教精度低的手工示教編程已不能滿足需求，機器人自主編程取代手工示教編程已成為必然的發展趨勢。機器人自主編程技術是利用傳感器的反饋信息，自動生成作業程序的技術。機器人自主編程技術的重點發展方向包括：基于視覺反饋的自主編程技術、基于激光結構光的自主編程技術、多傳感器信息融合自主編程技術。

8.機器人靈巧作業技術

人類經過長期學習訓練后能對操作對象具有快速連續反應作業的運動技能。通過探究人體對高速物體快速連續反應作業行為機制，開展具有快速連續反應和快速運動能力的靈巧臂單元技術研究，經過學習訓練并積累儲存相應作業環境下的"知識"， 并在作業過程中根據"知識"庫中相應信息，解決靈巧臂動作過程中存在的問題。同 時重點探索新的高強度輕質材料，進一步提高負載/自重比；重點發展一體化關節、靈 巧手、柔性驅動機構、類人結構等。

9.機器人極端環境適應技術

極端環境下工作的機器人會受到各種各樣惡劣環境條件的影響，如核極端環境、極端溫度、極端電壓、極端壓力等外界因素都將對機器人系統的感知、決策與執行產生不可忽略的影響。突破極端環境適應技術以解決極端環境下機器人工作問題，取代人類繁重工作，完成極端環境下各種人類不可能完成或較難完成的作業任務。

10.基于多元信息融合的機器人控制技術

隨著傳感器技術、電子技術、信號處理技術及精密機械加工技術的迅速發展，機器人系統集成的傳感器越來越多，獲取的信息越來越繁雜。特別是在以工業機器人為代表的工業自動化領域，這種發展趨勢越來越明顯。隨著機器人技術的發展，人們希望機器人可以更好地理解環境、感知自身狀態，從而更可靠地進行推理決策和行為控制。這就要求在機器人設計中應用多種傳感器以獲取多方面的信息，并對這些信息進行有效的分析和處理，使機器人做出可靠的推理決策。


二、工業機器人產業發展重點，核心競爭力

1.重點產品

實現多關節工業機器人、并聯機器人、移動機器人的本體開發及批量生產，使國產工業機器人在焊接、搬運、噴涂、加工、裝配、檢測和清潔生產等方面實現規模化集成應用。
積極研發能夠滿足智能制造需求，特別是與小批量定制、個性化制造、柔性制造相適應的，可以完成動態、復雜作業使命，可以與人類協同作業的新一代工業機器人。

2.關鍵零部件

(1)機器人用高精密擺線針輪減速器傳動精度和回差在全生命周期保持小于1' ,在額定工況下的傳動效率大于80%,噪聲小于75dB,溫升小于45°C,壽命大于 6000hz額定輸出轉矩100~6000N-m,加速度轉矩200 ~ 12000N-m,瞬時加速轉 矩500~30000N-mo
(2)機器人用高精密諧波減速器傳動精度和回差在全生命周期保持小于1',在 額定工況下的傳動效率大于80%,允許最高輸入轉速6000r/min,壽命大于10000h, 額定輸出轉矩4~ 500N・m,加速度轉矩8 - 1100N m,瞬時加速轉矩16 ~ 2200N・m。
(3)高速高性能機器人控制器高速總線接口，控制軸數為8軸，插補周期小于 1ms。
(4)伺服驅動器供電電壓220-380V,連續輸出電流為1~50A;過載能力：承 受2倍過載的持續時間為2s、3倍過載的持續時間為1s、5倍過載持續時間為0.3s;空 載速度環帶寬：1000Hz以上；通信方式CAN、EtherCAT. Power Link總線接口。
(5)高精度機器人專用伺服電動機供電電壓為220~ 380V,功率為0.1 -15kW;過載能力：承受2倍過載的持續時間為2s、3倍過載的持續時間為1s、5倍過載 持續時間為0.5s;轉速為1500~6000r/min,額定輸出轉矩0.32~32N・m,峰值轉矩 為 1.6~160Nm。
(6)傳感器重點開發關節位置、力矩、視覺、觸覺、光敏、電子皮膚、高頻測 量、激光位移等傳感器，滿足國內工業機器人產業的應用需求。
(7)末端執行器重點開發裝在工業機器人手腕前端，用以直接執行工作任務， 能夠實現靈巧作業、重載抓起、柔性裝配、快速更換的末端執行器。

3.關鍵共性技術

(1)整機技術以機器人的譜系化設計和批量化制造，提高機器人產品的控制性 能、人機交互性能和可靠性性能，提高機器人負載/自重比、人機協作安全為目標，分階段開展關鍵共性技術攻關。
(2)部件技術以突破機器人關鍵部件，滿足國內市場應用，滿足人機協作機器人的關鍵部件需求，滿足新型機器人關鍵部件需求為目標，分階段開展關鍵共性技術攻關。
(3)集成技術以提升機器人任務重構、偏差自適應調整的能力，提高機器人在人機共存環境中完成復雜任務的能力為目標，分階段開展關鍵共性技術攻關。

4.關鍵材料

機器人技術的進步、市場規模和品類的擴大，不僅帶動相關材料需求規模的增加，同時對相關材料的性能、種類也將提出更高的要求。
多材料組合的輕量化結構是機器人發展的一個方向，鋁合金、鈦合金、鎂合金等高性能輕質合金材料，以及高性能復合材料將是機器人發展過程中常見和應用較多的輕量化材料。
靈活化與智能化是機器人的發展方向，相應的機器人用功能材料的研究熱點也集中于此。未來，柔性導電材料、柔性半導體材料、電能轉換材料、熱能轉換材料、機械能轉換材料等功能材料的開發和應用，將推動機器人向著更靈活、更智能方向發展。
仿生是機器人的未來發展方向之一，人工肌肉材料、生物材料等仿生材料的發展，使機器人擁有更多類似于生物的形態與功能，能夠在更多復雜環境中完成各類任務。

5.關鍵專用制造裝備

(1)機器人高效自動化裝配線加快發展機器人整機制造過程中用于裝配、檢測、打標、包裝等工序的成套生產裝備，降低人工成本，提高機器人產品的一致性、可靠性、可維護性。
(2)關鍵部件生產制造裝備重點發展機器人高精密減速器、高性能機器人專用伺服電動機和伺服驅動器等關鍵部件所需的鍛造、熱處理、精密加工等設備，重點發展一體化關節等新一代機器人所需關鍵部件的生產制造裝備。
(3)檢測設備重點發展激光跟蹤儀、振動分析儀等機器人性能檢測設備，以促進機器人關鍵性能的提升。