文稿/本刊《激光制造商情》

过去十年里，中国的制造业产业升级是发展的最重要的方向，为此，对新技术的追求是业界和政府最关心的事情。第四次工业革命、工业4.0、智能制造、中国制造2025等概念层出不穷，无一不是对新一代工业技术路线和蓝图的描绘和规划。

这十年间，新经济、新技术里面，以3D打印、激光制造、工业机器人，另外还有物联网、人工智能、云计算、半导体芯片等最引人关注，并且还是当前世界主要经济体还在竞争发展的最新技术。本文着重谈一谈激光和机器人的发展与联系。

机器人产业发展快速前景光明

从2003年珠三角最早出现“民工荒”就给我们人口大国敲响了警钟，劳动密集型的工业模式不可能一直走得下去。工业自动化就是要用机器、运动平台等系统替代手工劳作。数控设备的增加让很多原来使用人工加工的工序被取代了。但是在一些数控机床加工产线里面，我们仍然看到很多上下料的是采用人工，还有搬运、仓储等，在许多消费电子产品制造，组装也是大量采用人工。

这就给“机器换人”留下了巨大的发展空间。自2012年工业机器人在我国逐渐被重视，继而掀起一股席卷全国的机器人浪潮。它在加工制造、产品组装、搬运、码垛、焊接等发挥了巨大的作用，早期工业机器人基本上是外国四大巨头的天下，占据我国大部分市场份额。而我国本土企业经历数年也逐渐发展起来，尽管产品精度、速度等性能与外国相比仍然有差距，但是工业机器人的国产化让这一领域竞争加剧，推动使用成本降价，极大推动了机器人自动化在国内的应用。

工业机器人连续多年在我国经历了高速增长，年均增长率超过30%。据统计，2019年我国机器人市场规模为86.8亿美元，其中工业机器人市场规模为57.3亿美元，服务机器人市场规模为22亿美元，特种机器人市场规模为7.5亿美元。当前我国从事工业机器人相关的企业早已过千家，行业前景非常乐观。

激光制造产业发展如何？

十年前，激光在工业应用仍然很少，在很多人看来还是一种神秘的黑科技，不能想象也不理解一束光怎么实现的工业加工。这十年激光器从外国垄断到迅速国产化，技术瓶颈不断被突破，核心技术国产化持续推进，原来一台过百万的光纤激光器今天可以降价到30万元，相关的激光设备、配套光学器件也经历差不多的降价幅度，激光制造从高大上的技术迅速平民化，变得通用普及。

如果说工业机器人在制造业的功用主要是搬运、空间移动、加工辅助等，那么激光在制造业的功用则是终端加工方式的改变，激光输出的高能量可以实现打标、切割、焊接等效果，它的最重要改变是高效高产出，第二个是美观、加工效果好，第三个就是非接触加工、高精密度、实现刀具加工无法做到的工序。

激光打标其实就是借助激光微热能在工件表面的烧蚀刻划，可以取代原来的墨印、丝印、刀具刻划；激光切割是利用超高能量气化材料，让金属或者非金属材料分离实现切割、穿孔，取代了原来工具刀、铣刀、钻头，也比其他介质加工方式如火焰切割、水刀切割、等离子切割效率要高得多；激光焊接是利用热熔材料，实现连接拼接，可以取代电弧焊、烙铁焊、火焰焊等传统方式。

据不完全统计，2019年我国激光加工制造相关产品市场规模超过900亿元，同比增长超过10%。而在十年前我国的激光加工产值还不到100亿元，因此过去十年激光加工在我国得到了快速发展。目前激光制造逐渐从简单的单机作业向复杂的、产线式的、智能化方向发展，其中配套上下料系统、多头加工、三维激光加工、机器人激光加工系统等都是代表性的趋势。

激光与机器人联合发展现状

从时间上来看，激光技术和机器人的出现和发展都较为同步，但两者长期处于平行发展状态，直到上世纪90年代末期才首次出现了交集。1999年，德国机器人公司首先整合出第一台带有激光加工系统的机械臂，从此开启了机器人来助力激光加工的先河。

这里面，激光与工业机器人相结合可以碰发出很大的能力，创造更高的加工可能性，让激光实现更加多用途，完全摆脱了死板的二维工作台，可以随意转动挥舞激光头，实现任意设定好的加工。机器人激光加工系统克服了一些传统激光加工的弊端，还能减少错误和误差，在一些极端环境正常作业。

在欧洲、美国、日本主要发达国家，激光加工的研发与自动化紧密结合，史陶比尔、ABB、KUKA、安川等机器人企业与激光产业互动合作甚多，创造出很多自动化HTH登陆入口网页 的新东西。这种情况在中国并未出现，当前我国激光产业一拨企业，机器人产业一拨企业，两者各自干自己，中间的互动、技术交流甚至合作研发项目都比较少，仅有的就是激光企业要集成三维系统，就去找机器人企业买个机械臂。这种行业状态非常不利于激光加工的升级和三维加工的推进。

光纤激光器和半导体激光器的出现实现了光纤传输光束，让激光实现了更大的柔性，集成到机械臂上变得很容易。激光加工在解决了光学、激光的问题后，要取得更大的发展空间，必须在数控自动化方面下功夫。如果没有做好数控自动化，用户就不得不采用人工，所以就会出现各种手持激光设备，宁愿放弃机械臂而去选择人工手持加工，事实上在精度、作业持续时间、长期成本核算都是比不上机械臂的。

当前，机器人激光加工系统主要有切割、焊接、熔覆三种应用，仅有机器人激光焊接是得到规模化的应用，具体表现是在汽车焊装产线上，包括车门、车顶、后盖等白车身焊接，从原来的电焊到激光焊接，是从“纽扣”到“拉链”的一个跨越。在三维切割方面尽管这几年是重要趋势，但目前没有形成规模应用，熔覆是针对单个金属部件的定制修理，更加没有显现批量化。因此，目前我国机器人激光加工系统还有待发展。

机器人激光加工如何更好融合

我国的激光和机器人技术要更好地结合，协同发展，则最好要有更多的互动合作。这可以是由政府或者是行业组织牵头举办技术交流活动，发起两个产业界的项目合作。

一方面激光设备集成厂家是开发终端应用，机器人企业的产品是为他们配套，然而很多激光企业拥有光学技术，在机械数控技术方面欠缺，必须机器人企业进行帮助。以应用带动项目，以项目推动双方研究合作。

很重要的一个问题是国产工业机器人品牌种类繁多，品质参差不齐，又或者精度比不过外国品牌，得不到激光集成商的认可，导致他们最终还是选择四大家族的产品开发机器人激光系统。这一点上，国内的机器人企业必须努力攻坚技术难关，力争推出更高水平的产品，而未来激光集成商也需要考虑给这些国产品牌合作的机会。

最后一个问题是，激光与机器人两大产业都比较新，都是最近六七年快速发展起来的，目前在行业标准、国家标准等都是欠缺的，市场秩序也比较混乱，行业还处于快速成长期，各种新的竞争者又冒出来，大企业又有碾压小企业的市场行为，行业内的科研机构与企业的合作不紧密。要让两个产业良性发展，都需要引导目前市场行为健康发展，还得加强行业标准，促进产学研的结合，这些都是需要较长时间的事。