近年來,協作機器人在工業機器人領域表現亮眼,未來空間廣闊。IFR數據顯示,全球協作機器人新增裝機量大幅增長,與全球工業機器人新增裝機量整體負增長形成鮮明對比。與此同時,我國協作機器人下游應用市場認可度不斷提升,已成為全球市場的重要引擎,涌現出了一批高成長性的協作機器人頭部企業,初步具備搶占全球協作機器人發展賽道的競爭能力。2021年12月,我國發布的《“十四五”機器人產業發展規劃》提出,要“研制面向 3C、汽車零部件等領域的大負載、輕型、柔性、雙臂、移動等協作機器人”。
我國應抓住機遇,以協作機器人為突破口,實現我國機器人產業從跟跑到并跑、領跑的跨越。
協作機器人發展進入新賽道
產品新。相比傳統工業機器人,協作機器人突破“圍欄式”操作可以與人類近距離互動。協作機器人因融合了表面力感知能力、關節力矩傳感器、電流估算力反饋模型、3D視覺等技術,具有更加安全、易用、靈活等特點。隨著力傳感器、激光雷達、3D視覺等傳感器的深度成熟應用,對周邊環境的感知更加全面。深度學習、腦機接口、語音交互等技術的融合,也促使協作機器人可以更友好地做出及時反應、自主規劃、軌跡優化等決策。比如,深圳大族機器人的MAiRA協作機器人,高度集成了全新型的傳感器,控制系統和應用中實現了視覺控制、語音控制、大腦感知的智能集成,對用戶來說更具安全性、易用性和交互性。
場景廣。協作機器人廣泛應用于工業和服務行業的細分場景,空間部署可以更加小規模和定制化。協作機器人可與人類共享工作空間,在工業領域的上下料、搬運、裝配、噴涂、焊接、打磨、識別、檢測等諸多工序場景中,實現小規模、定制化的機器人部署,助力智能化、柔性化生產。比如,北京珞石的xMate協作機器人采用高動態力控技術,具備安全性、優異的運動性能及柔順力控能力,易于安裝部署,已經在汽車及零部件的裝配、擰緊、打磨、檢測和自動充電等多個場景中應用。在服務領域的餐飲服務、醫療手術、助殘養老、家用服務、公共服務、無人零售等場景中,協作機器人能更好地感知環境和人的行為,進而保障在人類安全的情況下更友好地實現人機交互。此外,搭載AGV、AMR等,可使協作機器人兼具“手腳”功能,既可實現單機在不同工作站之間的任務切換,也可實現機器群之間的任務協同,極大地拓展了協作機器人應用邊界。
投資熱。協作機器人企業迎來融資熱潮,進入規模擴張期。協作機器人具有可快速部署、簡單易用和應用范圍廣等優勢,發展前景良好。從融資情況看,國外多家協作機器人企業已連續多次獲得融資,比如韓國紐祿美卡(Neuromeka)2021年宣布已完成140億韓元(約 8000萬元人民幣)的D輪融資,至此共獲得410億韓元(約2.3 億元人民幣)的融資。據公開信息,近幾年國內新成立的協作機器人企業也連續獲得多輪融資,僅2021年就有節卡、珞石、遨博、艾利特、思靈等多家企業獲得兩輪融資,企業估值水平明顯上升。多數企業獲得融資后在技術迭代、生產基地布局等方面都有所部署,助力企業生產能力增長,不斷搶占市場份額。
我國已初步具備搶抓協作機器人發展賽道的能力
自主品牌企業產品更新迭代速度快。從起步時間看,自2008年丹麥優傲發布全球第一款商用協作機器人產品后,我國企業快速跟進,于2015年前后發布商業化產品。從技術路線看,當前國內外協作機器人主流技術路徑主要分為關節電流環和關節扭矩傳感器兩種,其中基于關節扭矩傳感器的產品成本相對較高。國產協作機器人企業目前主流方案是基于關節電流環,但也有部分本土創新企業實現了關節扭矩傳感器技術的突破。總體來看,自主品牌協作機器人企業在技術路線上與海外龍頭企業基本處于并跑狀態。
部分技術和產品處于國際先進水平。一方面,協作機器人的核心零部件本土化配套水平不斷提升。與傳統工業機器人一樣,協作機器人具有減速器、伺服系統、控制器三大核心零部件。國內協作機器人整機成本大幅下降,性價比較高,目前3~5kg的輕負載產品市場價在6萬元/臺~15萬元/臺左右,這得益于核心零部件本土配套水平的快速提升。比如,輕負載協作機器人的諧波減速器基本實現國產配套,與國外減速器相比成本下降超過1/3。另一方面,協作機器人還包含智能傳感、驅控和機電一體化、機器視覺等核心技術,部分國內企業在傳感器、算法、控制系統、機器視覺等方面已實現自研,技術領先,企業綜合競爭力較強。自主品牌協作機器人市場認可度提升。協作機器人“人機協作”的理念顛覆了傳統的“機器換人”,在工業和服務領域的新產品、新業態百花齊放,可挖潛空間巨大。目前,自主品牌協作機器人在汽車、電子、機械等已形成較大的應用規模,并且在農業、醫療康復、養老助殘等形成初步應用和潛在需求的新興領域,在鈑金、鑄造等特定細分場景以及焊接、噴涂、搬運等環節,均實現了一定規模的應用,并不斷獲得國內外客戶認可。比如,根據公開信息,2021年4月,節卡機器人宣布,其已成為豐田汽車協作機器人領域全球唯一的供應商,并且也是本田、大眾、上汽等車企的協作機器人供應商;遨博系列協作機器人產量突破萬臺,不僅在汽車、電子等工業細分場景實現規模化應用,同時,其研制生產的果蔬采摘機器人在國內多個農業園也得到大批量應用,按摩理療機器人銷量已破千臺。
從三方面發力加快機器人產業發展
目前,自主品牌協作機器人企業發展仍面臨不少問題,比如,核心零部件與國際領先水平有明顯差距;場景方向設想多,但落地速度不盡如人意;企業快速涌現,但產業生態尚未形成等。以上種種,亟須從核心零部件和前沿技術、場景開發開放、生態體系培育等方面加快布局進行解決。
加快機器人核心零部件新興前沿技術攻關。一方面,在高精度減速器、機器人專用芯片、高精度編碼器、工業設計軟件等領域,持續加大研發投入力度,通過“揭榜掛帥”等形式開展聯合攻關,重點支持中下游龍頭企業開展創新成果的產業化應用;在諧波減速器、控制系統、伺服系統等已經部分實現本土化應用的領域,對標國際先進,加強產品的檢測認證能力,提高產品性能水平。另一方面,前瞻布局人工智能、類腦科學、機器視覺、柔性技術等前沿技術,加快新興前沿技術與機器人技術的融合,以更好地實現協作機器人的感知、決策、交互、行為、安全等人機共融能力。
推動協作機器人應用場景的試點示范。在政府層面,應發揮好“鏈接者”“使用者”的作用;在企業層面,協作機器人企業應利用好貼近市場的天然優勢,在工藝積累、售后服務方面多下功夫。建議將協作機器人應用納入各地數字化車間、智能工廠建設指南中,鼓勵智能制造系統解決方案供應商開發融合協作機器人和其他智能裝備的整體解決方案。在服務業領域,拓展公共服務、教育培訓、商業服務、醫療康復和養老助殘等領域的應用市場,推動將協作機器人納入政府采購目錄、教育技術裝備目錄、創新醫療器械管理目錄,促進應用方與機器人企業的對接合作。
構建完善協作機器人產業生態體系。在現階段,協作機器人企業依然面臨應用開發、高端人才、產業鏈配套等方面的難題。一方面,要重點支持龍頭企業構建平臺化、標準化的開源機器人操作系統,引導各行業依托操作系統進行應用開發,豐富系統生態。另一方面,鼓勵和支持高校、科研院所、職校與企業聯合共建協作機器人產業人才實訓基地,通過項目合作、定向委托、技能大賽等形式,完善協作機器人人才培養體系。總之,協作機器人發展既需要傳統機器人產業鏈配套,也需要新型零部件供應鏈支撐,需整合產學研各方資源優化協作機器人供應鏈生態體系。