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)機器人行業(yè)發(fā)展提供了巨大的市場(chǎng)機遇。協(xié)作機器人作為工業(yè)機器人家族的后起之秀,近年來(lái),在各大廠(chǎng)商和資本市場(chǎng)的持續關(guān)注下,其創(chuàng )新應用模式不斷涌現,應用場(chǎng)景日益多元化。然而,在新市場(chǎng)快速興起的過(guò)程之中,機遇與挑戰并存成為常態(tài),特別是面對當前以創(chuàng )新為核心驅動(dòng),以5G通信、大數據、云計算、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)現跨界融合發(fā)展的“智能經(jīng)濟”新時(shí)代,協(xié)作機器人如何把握“智能經(jīng)濟”發(fā)展機遇,快速找準市場(chǎng)定位,推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,值得協(xié)作機器人廠(chǎng)商深入思考與探究。

協(xié)作機器人是指具備自動(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)的智能機器人。與傳統工業(yè)機器人相比,協(xié)作機器人打破了只能應用于工業(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,在醫療、教育培訓、新零售等服務(wù)業(yè)場(chǎng)景中具有廣闊的應用前景。

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

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

其中在核心零部件方面,由于協(xié)作機器人在運行過(guò)程中與人工接觸密切,人身安全保障對協(xié)作機器人的運行精度、操作靈活度及零力矩控制與碰撞檢測技術(shù)等方面提出更高要求,因此協(xié)作機器人核心零部件產(chǎn)品類(lèi)型與工業(yè)機器人略有差異。主要包括中空直流電機、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)節主要是指機器人本體、機械臂制造。

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

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

自2016年起,在大數據、云計算等技術(shù)支撐下,人工智能產(chǎn)業(yè)爆發(fā),助力工業(yè)機器人行業(yè)開(kāi)啟2.0新時(shí)代,人機協(xié)作、人機共融成為市場(chǎng)主流趨勢,不斷將協(xié)作機器人推向市場(chǎng)風(fēng)口。因此,2016年全球協(xié)作機器人銷(xiāo)量呈現爆發(fā)式增長(cháng),當年全球協(xié)作機器人銷(xiāo)售量突破1萬(wàn)臺,同比增長(cháng)超過(guò)90%。同時(shí),由于協(xié)作機器人廠(chǎng)商大多處于產(chǎn)品打磨、試錯、解決方案優(yōu)化及技術(shù)路線(xiàn)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)作機器人銷(xiāo)量規模來(lái)看,協(xié)作機器人市場(chǎng)銷(xiāo)量增速趨于放緩,2019年全球銷(xiāo)量為3萬(wàn)臺,同比增長(cháng)36.4%。從全球協(xié)作機器人銷(xiāo)售規模來(lái)看,2019年全球協(xié)作機器人銷(xiāo)售額達到50億元,同比增長(cháng)31.6%。從全球協(xié)作機器人競爭格局來(lái)看,優(yōu)傲機器人是全球的協(xié)作機器人企業(yè),據公司公開(kāi)數據顯示,目前優(yōu)傲協(xié)作機器人全球累計銷(xiāo)售量已突破3.7萬(wàn)臺,全球協(xié)作機器人市場(chǎng)占有率位居位。同時(shí),隨著(zhù)以ABB、安川、發(fā)那科等為代表的傳統工業(yè)機器人龍頭企業(yè)的強勢入局,全球市場(chǎng)競爭日益激烈。

一方面,隨著(zhù)國內適齡勞動(dòng)力人口數量減少和人力成本的提升,各制造企業(yè)選擇使用機器人替代低端勞動(dòng)力的趨勢越發(fā)顯著(zhù)。而協(xié)作機器人與傳統工業(yè)機器人相比,具有低成本、輕量化、安全性能高等突出優(yōu)勢,因此,我國勞動(dòng)力結構的加速調整將進(jìn)一步帶動(dòng)協(xié)作機器人市場(chǎng)應用需求。另一方面,在我國產(chǎn)業(yè)結構轉型升級的背景下,傳統制造業(yè)與電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)融合發(fā)展趨勢日益明顯,不斷帶動(dòng)制造業(yè)企業(yè)對于智能制造、柔性制造、網(wǎng)絡(luò )化協(xié)同制造等先進(jìn)制造技術(shù)的應用,從技術(shù)趨勢來(lái)看,協(xié)作機器人高度契合制造業(yè)企業(yè)對于人機協(xié)同、柔性化制造的轉型需求,市場(chǎng)拓展潛力巨大。2019年我國協(xié)作機器人市場(chǎng)規模達到13億元,同比增長(cháng)42.9%,在工業(yè)機器人市場(chǎng)整體“遇冷”的情況下,保持逆勢增長(cháng)的發(fā)展態(tài)勢。

從我國協(xié)作機器人市場(chǎng)結構來(lái)看,近年來(lái),以遨博、節卡、大族、珞石、達明、新松等為代表的協(xié)作機器人企業(yè),通過(guò)不斷加強技術(shù)及產(chǎn)品創(chuàng )新,逐步打破外資品牌市場(chǎng)壟斷地位,在我國協(xié)作機器人市場(chǎng)份額持續增長(cháng)。

從國內市場(chǎng)資本關(guān)注度來(lái)看,截至2018年底,我國協(xié)作機器人市場(chǎng)融資規模達到3.3億元,與2017年相比增幅達到98%,創(chuàng )造歷史數據新高。同時(shí),從單個(gè)項目融資額度來(lái)看,部分企業(yè)單個(gè)項目融資規模也由“千萬(wàn)級”躍升至“億級”。

1.研發(fā)設計人才短缺,協(xié)作機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新驅動(dòng)力不強。協(xié)作機器人行業(yè)從業(yè)人員結構主要包括生產(chǎn)人員、研發(fā)設計人員、技術(shù)維護人員、管理人員及銷(xiāo)售等其他人員。其中,研發(fā)設計人員是支撐協(xié)作機器人產(chǎn)品創(chuàng )新和行業(yè)解決方案優(yōu)化升級的主力。從我國協(xié)作機器人行業(yè)從業(yè)人員結構占比來(lái)看,生產(chǎn)人員占比達到28%,技術(shù)維護人員占比為24%,管理、銷(xiāo)售及其他人員占比為38%,研發(fā)設計人員占比僅為10%。

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

3.下游應用行業(yè)轉型升級節奏快,為協(xié)作機器人產(chǎn)品及解決方案更新迭代帶來(lái)挑戰。從我國協(xié)作機器人行業(yè)應用分布來(lái)看,3C及汽車(chē)行業(yè)應用占比達到60%。隨著(zhù)5G通信、新能源汽車(chē)等新技術(shù)的快速發(fā)展,如5G手機、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(xiàn)結構的全面升級,需要協(xié)作機器人廠(chǎng)商通過(guò)不斷加強對新產(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)結合,實(shí)現產(chǎn)業(yè)智能化升級。當前,協(xié)作機器人作業(yè)仍然需要根據實(shí)際作業(yè)需求,按照后臺程序預設實(shí)現規定動(dòng)作的方式運行,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)需要人工重設機械臂運動(dòng)軌跡。而隨著(zhù)人工智能技術(shù)的快速發(fā)展,機器視覺(jué)、生物識別、機器學(xué)習等技術(shù)應用將賦予協(xié)作機器人“智慧大腦”使其具備自主判斷、感知、學(xué)習、分析決策和人機交互能力。同時(shí),通過(guò)智能算法的嵌入,可對協(xié)作機器人作業(yè)誤差進(jìn)行誤差補償,從而提高協(xié)作機器人適用水平。

5.突破傳統工業(yè)場(chǎng)景限制,商業(yè)服務(wù)應用將日益多元化。與傳統工業(yè)機器人相似,協(xié)作機器人在工業(yè)領(lǐng)域應用場(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)展不景氣均可導致協(xié)作機器人企業(yè)業(yè)務(wù)下滑。同時(shí),隨著(zhù)傳統工業(yè)機器人企業(yè)的加速布局及新興廠(chǎng)商的快速崛起,協(xié)作機器人在工業(yè)應用市場(chǎng)的競爭不斷加劇。為此,ABB、發(fā)那科等國際巨頭紛紛開(kāi)始探索嘗試協(xié)作機器人在商業(yè)場(chǎng)景的創(chuàng )新應用。諸如海茵那機器人酒店、格力機器人樂(lè )隊、Miso Robotics 和 Cali Group 合作研發(fā)的協(xié)作漢堡機器人等均為協(xié)作機器人在商業(yè)服務(wù)中應用積累了寶貴經(jīng)驗。因此,未來(lái)跳出工業(yè)應用場(chǎng)景,推動(dòng)在商業(yè)服務(wù)領(lǐng)域的多元化應用或將成為協(xié)作機器人企業(yè)實(shí)現“破繭成蝶”的新路徑。