文/袁淵
工業機器人作為現代製造業的關鍵要素，正處於技術快速革新與市場格局重塑的重要時期。其技術的每一次突破，都深刻影響着製造業的生產模式、效率與品質。從早期簡單的機械臂用於重複性工業操作，到如今融合多種前沿科技實現高度智能化、柔性化生產，工業機器人已成為推動製造業轉型升級的核心力量。
工業機器人經歷幾個階段技術演進，當下的核心技術，可分為幾方面：人工智能技術賦能；傳感器技術提升感知精度；物聯網實現設備互聯與遠程控制；新型材料與機械設計優化性能。
上中下游與技術突破
一，產業鏈結構。工業機器人產業鏈涵蓋了上游核心零部件製造、中游本體製造和下游系統集成及應用三個主要環節。
產業鏈上游主要包括控制器、減速器、伺服系統和感測器等核心零部件的生產製造。這些零部件構成了工業機器人的核心技術，是整個產業鏈中技術難度最高的一環，也是中國機器人產業未來發展的關鍵突破點。其中，減速器用於精確控制機器人的運動關節，對精度和可靠性要求極高；伺服系統負責驅動機器人的關節運動，提供動力支持；控制器則是機器人的「大腦」，負責控制運動軌跡、動作順序等；感測器用於感知機器人周圍的環境資訊和自身的運動狀態，為機器人的決策和控制提供數據支持。近年來這些領域取得了顯著進展，核心零部件國產化率逐步提高。
產業鏈中游涉及工業機器人的整機製造，技術核心在於：（1）整機的設計與加工技術，旨在提高機械防護性、精度和剛度；（2）開發適用於機器人主體的動力學和運動學控制演算法，確保機器人達到預期的性能標準；（3）根據不同行業和應用場景的需求，定製化開發編程環境和工藝包，以實現特定的功能。長期以來，這一領域由國際上的四大機器人巨頭（日本發那科、日本安川電機、德國庫卡、瑞士ABB）主導，但隨着國內機器人企業的不斷崛起，國產機器人已經在整機製造領域建立了具有競爭力的企業集群，並實現了顯著的技術突破。
產業鏈下游主要為系統集成及市場應用，是中國工業機器人產業鏈最早取得進展的部分，為推動工業機器人的本土化應用發揮了重要作用。從汽車製造業開始，逐步將機器人系統集成技術推廣到了家電、電子設備、金屬加工等多個行業，培養出了一群在市場上具備競爭力的本土機器人系統集成服務商，例如埃斯頓、新松機器人和匯川技術等。系統集成商根據客戶的生產工藝和需求，將工業機器人本體、控制器、感測器、軟體等進行系統集成，為客戶提供完整的智能製造解決方案。這一環節不僅需要具備機器人技術和自動化控制技術，還需要對客戶的生產工藝和流程有深入了解，能提供定製化的服務。
二，核心零部件技術突破。第一，減速器技術突破。減速器是工業機器人的關鍵核心零部件之一，其性能直接影響機器人的運動精度和負載能力，中國在這一領域面臨着技術瓶頸和進口依賴的問題。近年中國企業在減速器技術研發方面取得顯著突破，產品性能和品質得到了大幅提升，打破了國外企業在諧波減速器市場的壟斷局面。
第二，伺服系統國產化提升。伺服系統作為工業機器人的動力驅動裝置，對機器人的運動性能和控制精度起着至關重要的作用。伺服系統主要由伺服驅動器、伺服電機和編碼器等組成，其核心技術包括電機控制演算法、功率驅動技術和位置檢測技術等。過去中國伺服系統市場主要被國外品牌佔據，近年國內伺服系統企業加大了研發投入，在伺服系統技術方面取得了長足進步。匯川技術、埃斯頓、禾川科技等企業通過自主研發，成功推出了一系列高性能的伺服系統產品，在動態回應、控制精度、穩定性等方面達到了國際同類產品水準。其中，匯川技術作為國內伺服系統行業的領軍企業，其伺服產品廣泛應用於工業機器人、數控機床、紡織機械等多個領域，市場份額逐年提升。埃斯頓則通過併購英國TRIO公司，獲得了先進的運動控制技術，進一步提升了其伺服系統產品的競爭力。國產伺服系統的國產化率不斷提高，還在一定程度上實現了出口，參與國際市場競爭。
第三，控制器技術創新。控制器是工業機器人的「大腦」，負責對機器人的運動軌跡、動作順序、速度和力度等進行精確控制。早期中國工業機器人控制器主要依賴進口，近年隨着技術創新發展，國內企業在控制器技術研發方面取得了顯著進展，通過採用先進的控制演算法和軟體架構，不斷提升控制器的性能和功能，對進口產品的替代效應日益明顯。
三，前沿技術融合與發展。第一，人工智能賦能。人工智能的快速發展，為工業機器人帶來新的機遇，使其智能化水準得到了顯著提升。通過將人工智能技術如機器學習、深度學習、電腦視覺、自然語言處理等與工業機器人相結合，工業機器人能夠實現更加智能化的操作和決策。
在電腦視覺方面，工業機器人通過搭載視覺感測器，利用深度學習演算法對圖像進行識別和分析，能夠實現對工件的精準定位、識別和抓取，提高生產過程中的自動化程度和精度。例如，在電子製造行業，工業機器人利用視覺技術可以準確識別微小的電子元器件，並進行高精度的組裝和檢測。在機器學習和深度學習方面，工業機器人可以通過對大量生產數據的學習，不斷優化自身的控制策略和運動軌跡，提高工作效率和品質。例如，一些工業機器人可以通過學習歷史生產數據，預測設備故障的發生，提前進行維護，減少停機時間。此外，自然語言處理技術的應用使得工業機器人能夠與操作人員進行自然語言交互，接收語音指令，實現更加便捷的操作和控制。人工智能技術的賦能，使工業機器人從傳統的程式化執行設備向具有自主感知、學習和決策能力的智能設備轉變，為製造業的智能化升級提供更加強大支持。
第二，5G與物聯網融合。5G通信技術的高速率、低時延和大連接特性，為工業機器人與物聯網的融合發展提供了有力保障。通過5G網路，工業機器人可實現與其他設備、系統之間的高速數據傳輸和即時通信，構建起萬物互聯的智能工廠環境。在物聯網環境下，工業機器人可以即時採集自身的運行狀態數據、生產過程數據以及周圍環境數據等，將這些數據上傳至雲端或邊緣伺服器，通過數據分析和處理，實現對工業機器人的遠程監控、故障診斷和性能優化。例如，企業管理人員可以通過手機或電腦，隨時隨地查看工業機器人的運行狀態，及時發現設備故障並進行遠程維修，大大提高了設備的利用率和生產效率。
同時，5G與物聯網的融合還促進了工業機器人的協同作業。多台工業機器人可以通過網路實現資訊共用和協同控制，共同完成複雜的生產任務。在汽車生產線中，不同工位的工業機器人可通過5G網路即時交互資訊，根據生產進度和產品需求，協調各自的動作，實現高效的流水作業。此外，5G與物聯網技術的應用還推動了工業機器人租賃、共用等新型商業模式的發展。
未來技術發展趨勢展望
一，人工智能與機器人深度融合。未來，人工智能將更深度地融入於工業機器人技術體系。強化學習演算法將使機器人能在複雜生產環境中通過不斷試錯學習，自主優化操作策略，實現更高效生產。自然語言處理技術將讓機器人與操作人員實現流暢語言交互，操作人員可通過語音指令便捷控制機器人，機器人也能以語音形式回饋工作狀態與故障資訊，大幅提升人機協作效率。
二，工業機器人將與物聯網、雲計算技術進一步協同創新。通過物聯網，機器人可與更多智能設備、系統深度互聯，構建超大規模智能製造網路，實現生產資源優化配置與協同作業。雲計算為機器人提供強大計算能力支持，機器人可將複雜數據處理任務上傳至雲端，利用雲計算資源快速完成數據分析、模型訓練等工作，提升機器人智能決策速度與精度，推動工業機器人向雲端智能方向發展。
三，微納機器人與新型機器人形態探索。隨着材料科學、微納製造技術發展，微納機器人研發成為前沿熱點。微納機器人尺寸微小，可在微觀尺度環境下作業，如在生物醫療領域用於細胞操作、藥物遞送，在微機電系統製造中進行微小零部件裝配。同時新型機器人形態不斷湧現，如軟體機器人，採用柔性材料製造，能適應複雜、不規則環境，在醫療康復、災難救援等特殊場景具廣闊應用前景。
（作者為外資投資基金董事總經理）
（來源：大公報A11：經濟 2025/06/12）
