“智能經(jīng)濟(jì)”時(shí)代 協(xié)作機(jī)器人發(fā)展前景與趨勢(shì)探討

在新一代信息技術(shù)、人工智能、先進(jìn)制造技術(shù)等新技術(shù)革新浪潮推動(dòng)下，全球制造業(yè)的組織模式、生產(chǎn)模式、服務(wù)模式等方面正發(fā)生重大變革。智能制造技術(shù)的快速推廣為工業(yè)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展提供了巨大的市場(chǎng)機(jī)遇。協(xié)作機(jī)器人作為工業(yè)機(jī)器人家族的后起之秀，近年來(lái)，在各大廠商和資本市場(chǎng)的持續(xù)關(guān)注下，其創(chuàng)新應(yīng)用模式不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用場(chǎng)景日益多元化。然而，在新市場(chǎng)快速興起的過(guò)程之中，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存成為常態(tài)，特別是面對(duì)當(dāng)前以創(chuàng)新為核心驅(qū)動(dòng)，以5G通信、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等為技術(shù)支撐，推動(dòng)不同產(chǎn)業(yè)間、行業(yè)間實(shí)現(xiàn)跨界融合發(fā)展的“智能經(jīng)濟(jì)”新時(shí)代，協(xié)作機(jī)器人如何把握“智能經(jīng)濟(jì)”發(fā)展機(jī)遇，快速找準(zhǔn)市場(chǎng)定位，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，值得協(xié)作機(jī)器人廠商深入思考與探究。

協(xié)作機(jī)器人定義及分類(lèi)

協(xié)作機(jī)器人是指具備自動(dòng)控制和編程能力，且可與人類(lèi)在同一個(gè)工作空間中進(jìn)行近距離互動(dòng)、協(xié)同作業(yè)的智能機(jī)器人。與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相比，協(xié)作機(jī)器人打破了只能應(yīng)用于工業(yè)場(chǎng)景的限制，憑借低自重、高靈活性、易編程、可快速配置、作業(yè)空間局限性小等特色優(yōu)勢(shì)，在醫(yī)療、教育培訓(xùn)、新零售等服務(wù)業(yè)場(chǎng)景中具有廣闊的應(yīng)用前景。

從主流協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品分類(lèi)來(lái)看，一是按照結(jié)構(gòu)分類(lèi)，主要包括雙臂機(jī)器人和單臂機(jī)器人。其中，雙臂機(jī)器人作業(yè)范圍相對(duì)較廣，可適應(yīng)相對(duì)復(fù)雜的工作場(chǎng)景，但其生產(chǎn)及應(yīng)用成本較高。特別是從協(xié)作機(jī)器人主要應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，以3C電子、家電、食品飲料等產(chǎn)線點(diǎn)位密集、生產(chǎn)柔性化要求較高、操作單一且重復(fù)性動(dòng)作頻次高的行業(yè)為主，雙臂機(jī)器人適用性及應(yīng)用性價(jià)比相對(duì)較低。單臂機(jī)器人則在生產(chǎn)及應(yīng)用成本和安置空間上具備較大優(yōu)勢(shì)。二是按照協(xié)作機(jī)器人負(fù)載能力分類(lèi)，主要包括有效負(fù)載﹤5kg、5kg≤有效負(fù)載≤10kg、有效負(fù)載﹥10kg三類(lèi)。

從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)來(lái)看，協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈與工業(yè)機(jī)器人基本一致，主要包括核心零部件、本體制造、系統(tǒng)集成及下游應(yīng)用等四大環(huán)節(jié)。

其中在核心零部件方面，由于協(xié)作機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中與人工接觸密切，人身安全保障對(duì)協(xié)作機(jī)器人的運(yùn)行精度、操作靈活度及零力矩控制與碰撞檢測(cè)技術(shù)等方面提出更高要求，因此協(xié)作機(jī)器人核心零部件產(chǎn)品類(lèi)型與工業(yè)機(jī)器人略有差異。主要包括中空直流電機(jī)、安全控制器、力矩傳感器、減速器、制動(dòng)器、編碼器等。

本體制造環(huán)節(jié)主要是指機(jī)器人本體、機(jī)械臂制造。

系統(tǒng)集成主要是指機(jī)器人本體與噴涂、焊接、上下料、裝配等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的集成應(yīng)用，綜合解決方案供應(yīng)商主要以本體制造商為主。

下游應(yīng)用主要包括3C電子、汽車(chē)、家電、機(jī)械裝備、物流、食品飲料、商業(yè)服務(wù)等行業(yè)。

全球協(xié)作機(jī)器人發(fā)展概況

自2016年起，在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)支撐下，人工智能產(chǎn)業(yè)爆發(fā)，助力工業(yè)機(jī)器人行業(yè)開(kāi)啟2.0新時(shí)代，人機(jī)協(xié)作、人機(jī)共融成為市場(chǎng)主流趨勢(shì)，不斷將協(xié)作機(jī)器人推向市場(chǎng)風(fēng)口。因此，2016年全球協(xié)作機(jī)器人銷(xiāo)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，當(dāng)年全球協(xié)作機(jī)器人銷(xiāo)售量突破1萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)超過(guò)90%。同時(shí)，由于協(xié)作機(jī)器人廠商大多處于產(chǎn)品打磨、試錯(cuò)、解決方案優(yōu)化及技術(shù)路線選擇階段，新產(chǎn)品、新模式快速迭代，倒逼行業(yè)加速邁入“優(yōu)勝劣汰”的洗牌期。從2017—

2019年全球協(xié)作機(jī)器人銷(xiāo)量規(guī)模來(lái)看，協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)銷(xiāo)量增速趨于放緩，2019年全球銷(xiāo)量為3萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)36.4%。從全球協(xié)作機(jī)器人銷(xiāo)售規(guī)模來(lái)看，2019年全球協(xié)作機(jī)器人銷(xiāo)售額達(dá)到50億元，同比增長(zhǎng)31.6%。從全球協(xié)作機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，優(yōu)傲機(jī)器人是全球領(lǐng)先的協(xié)作機(jī)器人企業(yè)，據(jù)公司公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，目前優(yōu)傲協(xié)作機(jī)器人全球累計(jì)銷(xiāo)售量已突破3.7萬(wàn)臺(tái)，全球協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)占有率位居首位。同時(shí)，隨著以ABB、安川、發(fā)那科等為代表的傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人龍頭企業(yè)的強(qiáng)勢(shì)入局，全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。

中國(guó)協(xié)作機(jī)器人發(fā)展概況

一方面，隨著國(guó)內(nèi)適齡勞動(dòng)力人口數(shù)量減少和人力成本的提升，各制造企業(yè)選擇使用機(jī)器人替代低端勞動(dòng)力的趨勢(shì)越發(fā)顯著。而協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相比，具有低成本、輕量化、安全性能高等突出優(yōu)勢(shì)，因此，我國(guó)勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)的加速調(diào)整將進(jìn)一步帶動(dòng)協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)應(yīng)用需求。另一方面，在我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)的背景下，傳統(tǒng)制造業(yè)與電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)融合發(fā)展趨勢(shì)日益明顯，不斷帶動(dòng)制造業(yè)企業(yè)對(duì)于智能制造、柔性制造、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造等先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用，從技術(shù)趨勢(shì)來(lái)看，協(xié)作機(jī)器人高度契合制造業(yè)企業(yè)對(duì)于人機(jī)協(xié)同、柔性化制造的轉(zhuǎn)型需求，市場(chǎng)拓展?jié)摿薮蟆?019年我國(guó)協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到13億元，同比增長(zhǎng)42.9%，在工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)整體“遇冷”的情況下，保持逆勢(shì)增長(zhǎng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

從我國(guó)協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，近年來(lái)，以遨博、節(jié)卡、大族、珞石、達(dá)明、新松等為代表的協(xié)作機(jī)器人企業(yè)，通過(guò)不斷加強(qiáng)技術(shù)及產(chǎn)品創(chuàng)新，逐步打破外資品牌市場(chǎng)壟斷地位，在我國(guó)協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)份額持續(xù)增長(zhǎng)。

從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)資本關(guān)注度來(lái)看，截至2018年底，我國(guó)協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)融資規(guī)模達(dá)到3.3億元，與2017年相比增幅達(dá)到98%，創(chuàng)造歷史數(shù)據(jù)新高。同時(shí)，從單個(gè)項(xiàng)目融資額度來(lái)看，部分企業(yè)單個(gè)項(xiàng)目融資規(guī)模也由“千萬(wàn)級(jí)”躍升至“億級(jí)”。

中國(guó)協(xié)作機(jī)器人發(fā)展

面臨瓶頸及趨勢(shì)展望

1.研發(fā)設(shè)計(jì)人才短缺，協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力不強(qiáng)。協(xié)作機(jī)器人行業(yè)從業(yè)人員結(jié)構(gòu)主要包括生產(chǎn)人員、研發(fā)設(shè)計(jì)人員、技術(shù)維護(hù)人員、管理人員及銷(xiāo)售等其他人員。其中，研發(fā)設(shè)計(jì)人員是支撐協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品創(chuàng)新和行業(yè)解決方案優(yōu)化升級(jí)的主力。從我國(guó)協(xié)作機(jī)器人行業(yè)從業(yè)人員結(jié)構(gòu)占比來(lái)看，生產(chǎn)人員占比達(dá)到28%，技術(shù)維護(hù)人員占比為24%，管理、銷(xiāo)售及其他人員占比為38%，研發(fā)設(shè)計(jì)人員占比僅為10%。

2.核心零部件技術(shù)缺失，是制約我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。核心零部件缺失是長(zhǎng)期制約我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸，協(xié)作機(jī)器人為保障其靈活性、安全性及生產(chǎn)柔性，使用了如直驅(qū)電機(jī)、安全控制器、關(guān)節(jié)扭矩傳感器、安全控制器等諸多傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人沒(méi)有使用的核心零部件，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)存在較大技術(shù)空白。如完全采購(gòu)國(guó)外產(chǎn)品將會(huì)大幅提升國(guó)產(chǎn)協(xié)作機(jī)器人制造成本，從而失去價(jià)格優(yōu)勢(shì)。以直驅(qū)電機(jī)為例，在相同扭矩條件下，國(guó)外主流直驅(qū)電機(jī)產(chǎn)品價(jià)格為國(guó)內(nèi)產(chǎn)品價(jià)格的3～4倍。

3.下游應(yīng)用行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)節(jié)奏快，為協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品及解決方案更新迭代帶來(lái)挑戰(zhàn)。從我國(guó)協(xié)作機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用分布來(lái)看，3C及汽車(chē)行業(yè)應(yīng)用占比達(dá)到60%。隨著5G通信、新能源汽車(chē)等新技術(shù)的快速發(fā)展，如5G手機(jī)、平板、電動(dòng)汽車(chē)等新產(chǎn)品加速迭代，從而帶動(dòng)本行業(yè)企業(yè)制造工藝技術(shù)和產(chǎn)線結(jié)構(gòu)的全面升級(jí)，需要協(xié)作機(jī)器人廠商通過(guò)不斷加強(qiáng)對(duì)新產(chǎn)品生產(chǎn)流程、工藝技術(shù)的深刻理解，來(lái)突破協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品及解決方案創(chuàng)新瓶頸。

4.加速與人工智能技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)智能化升級(jí)。當(dāng)前，協(xié)作機(jī)器人作業(yè)仍然需要根據(jù)實(shí)際作業(yè)需求，按照后臺(tái)程序預(yù)設(shè)實(shí)現(xiàn)規(guī)定動(dòng)作的方式運(yùn)行，其操作精度完全取決于核心零部件控制精度，更換作業(yè)時(shí)需要人工重設(shè)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)軌跡。而隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)、生物識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)應(yīng)用將賦予協(xié)作機(jī)器人“智慧大腦”使其具備自主判斷、感知、學(xué)習(xí)、分析決策和人機(jī)交互能力。同時(shí)，通過(guò)智能算法的嵌入，可對(duì)協(xié)作機(jī)器人作業(yè)誤差進(jìn)行誤差補(bǔ)償，從而提高協(xié)作機(jī)器人適用水平。

5.突破傳統(tǒng)工業(yè)場(chǎng)景限制，商業(yè)服務(wù)應(yīng)用將日益多元化。與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相似，協(xié)作機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景較為集中，受下游行業(yè)波動(dòng)影響較深，下游市場(chǎng)飽和及行業(yè)發(fā)展不景氣均可導(dǎo)致協(xié)作機(jī)器人企業(yè)業(yè)務(wù)下滑。同時(shí)，隨著傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)的加速布局及新興廠商的快速崛起，協(xié)作機(jī)器人在工業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇。為此，ABB、發(fā)那科等國(guó)際巨頭紛紛開(kāi)始探索嘗試協(xié)作機(jī)器人在商業(yè)場(chǎng)景的創(chuàng)新應(yīng)用。諸如海茵那機(jī)器人酒店、格力機(jī)器人樂(lè)隊(duì)、Miso Robotics和Cali Group合作研發(fā)的協(xié)作漢堡機(jī)器人等均為協(xié)作機(jī)器人在商業(yè)服務(wù)中應(yīng)用積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。因此，未來(lái)跳出工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)在商業(yè)服務(wù)領(lǐng)域的多元化應(yīng)用或?qū)⒊蔀閰f(xié)作機(jī)器人企業(yè)實(shí)現(xiàn)“破繭成蝶”的新路徑。