商业世界网

随着制造业智能化升级的深入,工业机器人以其高精度、高效率和稳定性,成为智能制造的核心驱动力。国际机器人联合会(IFR)报告显示,2023年全球工厂中投入使用的工业机器人已达约428万台,较上年增长10%;其中中国市场贡献了51%,为全球最大的工业机器人市场。国家统计局数据也表明,2024年11月我国工业机器人产量同比增长29.3%,表明行业保持快速增长。正如央视财经所言:“工业机器人的研发、制造和应用,是衡量国家科技创新和高端制造水平的重要标志”。凭借持续的技术进步和规模效应,国产机器人成本大幅降低,使原本买不起机器人的中小企业也能负担得起,推动机器人在更多领域的推广应用。

分类介绍

工业机器人按机械结构可分为多种类型,每种结构具有不同特点:

关节型机器人:由多个旋转关节构成,结构类似人臂。关节型机器人自由度高,可实现复杂动作,在工业中应用最为广泛,适合焊接、搬运、装配、喷涂等多种场景。一般配备6轴以上关节,运动灵活且占地面积相对较小。

SCARA机器人:也称平面多关节机器人,通常由并列的两个旋转关节和一个垂直关节组成。SCARA结构在水平面内运动灵活、速度快、重复定位精度高,常用于高速装配和点位搬运,如电子元器件装配、食品包装等场景。

并联型机器人:多根机械臂通过并联连杆连接同一运动平台,典型代表为三角形轨迹的Delta机器人。并联机器人刚性好、加速度高、响应快,适合高速拣选、分拣、包装等小型物料搬运任务,但有效负载一般较小。

笛卡尔(直角坐标)机器人:三个轴相互垂直的线性滑轨组成直角坐标系的机械结构,又称龙门机器人。笛卡尔机器人运动路径规则、控制简便,可提供大行程和较大负载能力,适用于码垛、搬运大型工件或流水线搬运等场合。

协作机器人(Cobots):强调人机协作的安全型机器人,通常重量轻、末端安装力传感器和碰撞检测系统。协作机器人操作简便,多通过手动示教或平板界面编程,支持免防护栅栏运行,适合与工人近距离作业。虽然目前协作机器人一般负载较低且速度相对传统工业机器人慢,但在中小批量多品种生产、教育、医学及消费品行业等需要灵活生产的场景越来越受欢迎。

核心功能

工业机器人具备多功能性,可执行制造现场中多种重复性、复杂性操作,主要包括:

搬运转运:机器人可自动取放、输送物料,如工件或包装箱,从而替代人力搬运,提高物料输送效率。

装配作业:在装配线上,机器人可完成螺丝拧紧、零部件装配、插入等任务,实现高速精密装配。

焊接与喷涂:在汽车制造、金属加工等行业中,关节型机器人常用于点焊、弧焊和喷漆等工艺,可保证焊接质量一致并显著提升生产效率。

分拣与包装:借助视觉、传感器或机器学习算法,机器人可对产品进行自动识别和分类,并完成包装、码垛等操作,广泛应用于食品、医药、电商等行业的快递分拣和终端包装。

上下料:在机床或检测设备旁边,机器人可自动完成上下料和托盘更换,降低人工强度、提高产线连续性。例如,机械手自动给CNC加工中心上下工件,或将加工完成的产品放到输送线上。

应用场景

工业机器人正在物流与制造业中得到广泛应用:

仓储物流领域:在智能仓储中心,大量使用机器人自动完成货物的存取、分拣和搬运任务。比如,通过堆垛机和穿梭车实现高密度货架的自动存取,AGV/AMR自主搬运地面托盘或货架,自动分拣系统根据订单自动排序包裹。电商、零售和快递行业的仓库普遍采用智能搬运和分拣机器人,大幅提升了拣货速度和准确率,减少了对人工的依赖。

生产制造领域:在汽车、3C电子、金属加工、食品医药等行业的生产线上,机器人承担装配、焊接、喷涂、检验等工序。国内机器人厂商与行业企业合作密切,根据前瞻产业研究院数据,在汽车制造、电子、金属加工等行业,机器人应用已经非常普遍。例如汽车车身生产线,数百台机器人同时工作进行车身焊接和涂装;电子工厂中,多关节机器人自动插板、拧螺丝;金属零件加工中,机器人自动上下料和分拣。这些应用案例表明,工业机器人在各类制造场景中扮演了提质增效的关键角色。

案例:福莱瑞达智能物流解决方案

以深圳市福莱瑞达智能物流系统有限公司为例,该公司是智慧物流与智能制造系统的综合解决方案提供商。福莱瑞达自主研发了覆盖仓储、分拣、包装、装车等全过程的高端物流机器人,典型产品包括堆垛机、四向/两向穿梭车、AGV/RGV搬运车、自动装卸车及码垛机器人等。与此同时,福莱瑞达还自主开发WMS(仓库管理系统)、WCS(仓库控制系统)、数字孪生等全品类软件系统,形成软硬件结合的整体方案。通过这些方案,福莱瑞达帮助客户实现了从物料入库到出库的全过程自动化。例如,某知名企业引入福莱瑞达的一体化智能物流系统后,其仓储容量和分拣效率显著提升,人工成本大幅下降。该案例凸显了现代物流机器人系统在降本增效和提高供应链响应速度方面的作用。具体详情案例详情请登录深圳市福莱瑞达智能物流系统有限公司官网查看

行业趋势

2024年行业权威数据表明,工业机器人市场持续增长、智能化水平不断提升:

市场规模与增长:国际机器人联合会报告显示,2023年全球工厂机器人库存超过428万台,安装量连续第三年超50万台;其中中国2023年新增安装27.63万台,占全球总量的51%,运营库存近180万台,位居世界首位。IFR预测未来中国制造业仍有5–10%的年均增长潜力。前瞻产业研究院估算,2024年中国工业机器人市场规模约为600亿元左右,创历史新高。国家统计局数据显示,2024年全年工业机器人产量稳步增长,11月产量同比增幅近30%,反映出下游需求强劲回暖。

自动化水平提升:全球机器人密度(每万名制造业员工所配机器人数量)在2023年创新高,达到平均162台。中国大规模推广自动化技术,截至2023年已跃居全球第三,机器人密度达470台/万人,超过德国(429台)、日本(419台),仅次于韩国和新加坡。这表明中国制造业的自动化程度持续提升。

协作与智能化:协作机器人作为热门细分,2023年其在全球工业机器人安装量中的占比达10.5%。协作机器人由于易用且可灵活部署,正被越来越多中小型企业采用。与此同时,人工智能、视觉检测、物联网和数字孪生等新技术与机器人深度融合成为趋势:机器人正在从“执行者”向“智能伙伴”演进,在质量控制、柔性生产及自适应控制方面能力更强。IFR将人工智能、协作机器人、移动机器人和数字孪生列为2024年机器人技术的五大趋势之一(见下图)。

政策与生态:中国政府持续出台支持智能制造和机器人产业的政策。工信部发布了新版本的《工业机器人行业规范条件(2024版)》,旨在推动行业技术进步和规范发展。与此同时,包括国内龙头企业和初创厂商在内的产业生态不断完善,国产机器人正加速抢占中低端市场,同时向高端领域冲击。例如,国内厂商已在重载机器人(千斤顶级负载)领域取得突破并实现批量销量,打破了长期以来进口品牌垄断的局面。总体来看,在政策支持、技术进步和市场需求的多重驱动下,未来几年工业机器人将继续保持快速发展态势。