赛迪智库:从技术、场景、生态发力描绘协作机器人发展新蓝图

近年来,协作机器人在工业机器人领域表现出色,未来空间广阔。IFR数据显示,全球协作机器人的新安装量显著增加,与全球工业机器人的整体负增长形成鲜明对比。与此同时,中国协作机器人下游应用市场的认可度不断提高,已成为全球市场的重要引擎,涌现出一批高增长的协作机器人龙头企业,初步具备抢占全球协作机器人发展轨道的竞争力。2021年12月,中国发布的《十四五机器人产业发展规划》提出开发大负荷、轻型、柔性、手臂、移动等3C、汽车零部件等领域的协作机器人。赛迪研究院先进制造业研究中心认为,中国应抓住机遇,以协作机器人为突破口,实现中国机器人产业从跟进到领先的飞跃。

协作机器人发展进入新轨道。

新产品。与传统的工业机器人相比,协作机器人突破了围栏操作,可以与人类密切互动。协作机器人具有更安全、易用、灵活的特点,集表面力感知能力、关节扭矩传感器、电流估算力反馈模型、3D视觉等技术于一体。随着力传感器、激光雷达、3D视觉等传感器的深入成熟应用,对周围环境的感知更加全面。深度学习、脑机接口、语音交互等技术的融合,也促使协作机器人做出更友好的及时反应、独立规划、轨迹优化等决策。例如,深圳大族机器人的MAIRA协作机器人高度集成了新的传感器。视觉控制、语音控制和大脑感知的智能集成在控制系统和应用中实现,对用户更安全、更易用、更互动。

广泛的场景。协作机器人广泛应用于工业和服务业的细分场景,空间部署可以更小、更定制。协作机器人可以与人类共享工作空间,实现工业领域的小规模、定制的机器人部署,帮助智能、灵活的生产。例如,北京珞石xmate协作机器人采用高动态力控制技术,具有安全性、优异的运动性能和灵活的力控制能力,易于安装和部署,已应用于汽车和零部件的组装、拧紧、抛光、检测和自动充电等场景。在餐饮服务、医疗手术、残疾人养老、家庭服务、公共服务、无人零售等服务领域,协作机器人可以更好地感知环境和人类行为,确保人类安全更友好地实现人机交互。此外,配备AGV、AMR等,可使协作机器人兼具手脚功能,不仅可以实现单机在不同工作站之间的任务切换,还可以实现机器组之间的任务协调,大大拓展了协作机器人的应用边界。

投资热。协作机器人企业迎来融资热潮,进入规模扩张期。协作机器人具有部署快、使用简单、应用广泛的优点,具有良好的发展前景。从融资的角度来看,许多外国协作机器人企业已多次获得融资。例如,2021年,韩国纽禄美卡宣布已完成140亿韩元(约8000万元)的D轮融资,共获得410亿韩元(约2.3亿元)。根据公开信息,近年来,国内新成立的协作机器人企业也连续获得多轮融资。仅2021年,就有节卡、罗石、海博、艾利特、思灵等企业获得两轮融资,企业估值水平显著提高。融资后,大多数企业在技术迭代和生产基地布局方面进行了部署,帮助企业提高生产能力,不断抓住市场份额。

中国已初步具备抓住协作机器人发展轨道的能力。

独立品牌企业的产品更新迭代速度快。从起步时间来看,自2008年丹麦优傲发布世界上第一款商业协作机器人产品以来,中国企业迅速跟进,并于2015年左右发布了商业产品。从技术路线来看,目前国内外协作机器人的主流技术路径主要分为关节电流环和关节扭矩传感器,其中基于关节扭矩传感器的产品成本相对较高。目前,国内协作机器人企业的主流方案是基于关节电流环,但一些当地创新企业在关节扭矩传感器技术方面取得了突破。总体而言,独立品牌协作机器人企业与海外龙头企业在技术路线上基本并行运行。

一些技术和产品处于国际先进水平。一方面,协作机器人的核心部件本地化支持水平不断提高。与传统工业机器人一样,协作机器人有三个核心部件:减速器、伺服系统和控制器。由于核心部件本地配套水平的快速提高,国内协作机器人的整机成本大幅荷产品的市场价格约为6000元/台~150000元/台,这得益于核心部件本地配套水平的快速提高。例如,轻负荷协作机器人的谐波减速器基本实现了国内配套设施,与国外减速器相比,成本下降了1/3以上。另一方面,协作机器人还包括智能传感、驱动控制和机电一体化、机器视觉等核心技术。一些国内企业在传感器、算法、控制系统、机器视觉等方面实现了自主研领先,企业综合竞争力强。自主品牌合作机器人市场认可度提高。协作机器人人机合作的理念颠覆了传统的机器更换。目前,独立品牌协作机器人在汽车、电子、机械等方面形成了较大的应用规模,在农业、医疗康复、养老、残疾等新兴领域形成了初步应用和潜在需求,在钣金、铸造等具体细分场景和焊接、喷涂、处理等环节,实现了一定规模的应用,并不断得到国内外客户的认可。例如,根据公共信息,2021年4月,节卡机器人宣布已成为丰田汽车合作机器人领域世界上唯一的供应商,也是本田、大众、上汽等汽车企业的合作机器人供应商;旅游系列合作机器人产量超过1万台,不仅在汽车、电子等工业细分场景中实现了大规模应用,而且在国内多个农业园区开发生产的水果和蔬菜理疗机器人也超过1000台。

加快机器人产业发展。

目前,独立品牌协作机器人企业的发展仍面临着许多问题,如核心部件与国际领先水平的明显差距;场景方向想象,但着陆速度不令人满意;企业迅速出现,但工业生态尚未形成。以上,迫切需要从核心部件和前沿技术、场景开发开放、生态系统培育等方面加快布局。

加快对机器人核心部件新兴前沿技术的研究。一方面,在高精度减速器、机器人芯片、高精度编码器、工业设计软件等领域,继续加大研发投资,重点支持中下游龙头企业开展创新成果的产业化应用谐波减速器、控制系统、伺服系统等领域,加强产品检测认证能力,提高产品性能水平。另一方面,前瞻性布局人工智能、脑科学、机器视觉、柔性技术等前沿技术,加快新兴前沿技术与机器人技术的整合,更好地实现人机感知、决策、互动、行为、安全等人机整合能力。

促进协作机器人应用场景的试点示范。在政府层面,我们应该充分发挥连接器和用户的作用;在企业层面,协作机器人企业应充分利用接近市场的自然优势,努力积累技术和售后服务。建议将合作机器人应用程序纳入当地数字车间和智能工厂建设指南,鼓励智能制造系统解决方案供应商开发整合合作机器人等智能设备的整体解决方案。在服务业领域,扩大公共服务、教育培训、商业服务、医疗康复、养老、残疾人等领域的应用市场,促进合作机器人纳入政府采购目录、教育技术设备目录、创新医疗设备管理目录,促进用户与机器人企业的对接与合作。

建立和完善协作机器人行业的生态系统。目前,协作机器人企业仍面临着应用开发、高端人才、产业链支持等问题。一方面,重点支持龙头企业建立平台、标准化的开源机器人操作系统,引导各行业依靠操作系统进行应用开发,丰富系统生态。另一方面,鼓励和支持高校、科研机构、职业学校和企业共同建设协作机器人行业人才培训基地,通过项目。

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