从技术、场景、生态发力抢抓协作机器人发展“新赛道”

近年来,协作机器人在工业机器人领域表现亮眼,未来空间广阔。IFR数据显示,全球协作机器人新增装机量大幅增长,与全球工业机器人新增装机量整体负增长形成鲜明对比。与此同时,我国协作机器人下游应用市场认可度不断提升,已成为全球市场的重要引擎,涌现出了一批高成长性的协作机器人头部企业,初步具备抢抓全球协作机器人发展赛道的竞争能力。2021年12月,我国发布的《“十四五”机器人产业发展规划》提出,要“研制面向3C、汽车零部件等领域的大负载、轻型、柔性、双臂、移动等协作机器人”。赛迪研究院先进制造业研究中心认为,我国应抓住机遇,以协作机器人为突破口,实现我国机器人产业从跟跑到并跑、领跑的跨越。

一、协作机器人发展进入“新赛道”

产品新:相比传统工业机器人,协作机器人突破“围栏式”操作可以与人类近距离互动。协作机器人因融合了表面力感知能力、关节力矩传感器、电流估算力反馈模型、3D视觉等技术,具有更加安全、易用、灵活等特点。随着力传感器、激光雷达、3D视觉等传感器的深度成熟应用,对周边环境的感知更加全面,以及深度学习、脑机接口、语音交互等技术的融合,也促使协作机器人可以更友好地做出及时反应、自主规划、轨迹优化等决策。比如,深圳大族机器人的MAiRA协作机器人,高度集成了全新型的传感器,控制系统和应用中实现了视觉控制、语音控制、大脑感知的智能集成,对用户来说更具安全性、易用性和交互性。

从技术、场景、生态发力抢抓协作机器人发展“新赛道”

▲资料来源:赛迪先进制造业研究中心整理

场景广:协作机器人广泛应用于工业和服务行业的细分场景,空间部署可以更加小规模和定制化。协作机器人可与人类共享工作空间,在工业领域的上下料、搬运、装配、喷涂、焊接、打磨、识别、检测等诸多工序场景中,实现小规模、定制化的机器人部署,助力智能化、柔性化生产。比如,北京珞石的xMate协作机器人采用高动态力控技术,具备安全性、优异的运动性能及柔顺力控能力,易于安装部署,已经在汽车及零部件的装配、拧紧、打磨、检测和自动充电等多个场景中应用。在服务领域的餐饮服务、医疗手术、助残养老、家用服务、公共服务、无人零售等场景中,协作机器人能更好地感知环境和人的行为,进而保障在人类安全的情况下更友好地实现人机交互。此外,搭载AGV、AMR等,可使协作机器人兼具“手脚”功能,既可实现单机在不同工作站之间的任务切换,也可实现机器群之间的任务协同,极大地拓展了协作机器人应用边界。

投资热:协作机器人企业迎来融资热潮,进入规模扩张期。协作机器人具有可快速部署、简单易用和应用范围广等优势,发展前景良好。从融资情况看,国外多家协作机器人企业已连续多次获得融资,比如韩国纽禄美卡(Neuromeka)2021年宣布已完成140亿韩元(约8000万人民币)的D轮融资,至此共获得410亿韩元(约2.3亿人民币)的融资。据公开信息,近几年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、珞石、遨博艾利特、思灵等多家企业获得两轮融资,企业估值水平明显上升。多数企业获得融资后在技术迭代、生产基地布局等方面都有所部署,助力企业生产能力增长,不断抢占市场份额。

二、我国已初步具备抢抓协作机器人发展赛道的能力

自主品牌企业产品更新迭代速度快。从起步时间看,自2008年丹麦优傲发布全球第一款商用协作机器人产品后,我国企业快速跟进,于2015年前后发布商业化产品,且国内企业研发和商业化产品的迭代速度明显快于国外。从技术路线看,当前国内外协作机器人主流技术路径主要分为关节电流环和关节扭矩传感器两种。其中,基于关节扭矩传感器的产品成本相对较高。国产协作机器人企业目前主流方案是基于关节电流环,但也有部分本土创新企业实现了关节扭矩传感器技术的突破。总体来看,自主品牌协作机器人企业在技术路线上与海外龙头企业基本处于并跑状态。

从技术、场景、生态发力抢抓协作机器人发展“新赛道”

▲资料来源:赛迪先进制造业研究中心整理

部分技术和产品处于国际先进水平。一方面,协作机器人的核心零部件国产化配套水平不断提升。与传统工业机器人一样,协作机器人具有减速器、伺服系统、控制器三大核心零部件。国内协作机器人整机成本大幅下降,性价比较高,目前3-5KG的轻负载产品市场价在6-15万元/台左右,这得益于核心零部件国产配套水平的快速提升。比如,轻负载协作机器人的谐波减速器基本实现国产配套,与国外减速器相比成本下降超过1/3。另一方面,协作机器人还包含智能传感、驱控和机电一体化、机器视觉等核心技术,部分国内企业在传感器、算法、控制系统、机器视觉等方面已实现自研,技术领先,企业综合竞争力较强。

自主品牌协作机器人市场认可度提升。协作机器人“人机协作”的理念颠覆了传统的“机器换人”,在工业和服务领域的新产品、新业态百花齐放,可挖潜空间巨大。目前,自主品牌协作机器人在汽车、电子、机械等已形成较大应用规模的领域,在农业、医疗康复、养老助残等形成初步应用和潜在需求的新兴领域,在钣金、铸造等特定细分场景以及焊接、喷涂、搬运等环节,均实现了一定规模的应用,并不断获得国内外客户认可。比如,根据公开信息,2021年4月节卡机器人宣布,其已成为丰田汽车协作机器人领域全球唯一的供应商,并且也是本田、大众、上汽等车企的协作机器人供应商;遨博系列协作机器人产量突破万台,不仅在汽车、电子等工业细分场景实现规模化应用,同时,果蔬采摘机器人在国内多个农业园也得到大批量应用,按摩理疗机器人销量已破千台。

三、几点建议

目前,自主品牌协作机器人企业发展仍面临不少问题,比如,核心零部件与国际领先水平有明显差距;场景方向设想多,但落地速度不尽如人意;企业快速涌现,但产业生态尚未形成等。以上种种,亟需从核心零部件和前沿技术、场景开发开放、生态体系培育等方面加快布局进行解决。

加快机器人核心零部件新兴前沿技术攻关。一方面,在高精度减速器、机器人专用芯片、高精度编码器、工业设计软件等领域,持续加大研发投入力度,通过“揭榜挂帅”等形式开展联合攻关,重点支持中下游龙头企业开展创新成果的产业化应用;在谐波减速器、控制系统、伺服系统等已经部分实现国产化应用的领域,对标国际先进,加强产品的检测认证能力,提高产品性能水平。另一方面,前瞻布局人工智能、类脑科学、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融合,以更好地实现协作机器人的感知、决策、交互、行为、安全等人机共融能力。

推动协作机器人应用场景的试点示范。在政府层面,应发挥好“链接者”、“使用者”的作用;在企业层面,协作机器人企业应利用好贴近市场的天然优势,在工艺积累、售后服务方面多下功夫。建议将协作机器人应用纳入各地数字化车间、智能工厂建设指南中,鼓励智能制造系统解决方案供应商开发融合协作机器人和其他智能装备的整体解决方案。在服务业领域,拓展公共服务、教育培训、商业服务、医疗康复和养老助残等领域的应用市场,推动将协作机器人纳入政府采购目录,纳入教育技术装备目录,纳入创新医疗器械管理目录,促进应用方与机器人企业的对接合作。

构建完善协作机器人产业生态体系。在现阶段,协作机器人企业依然面临应用开发、高端人才、产业链配套等方面的难题。一方面,要重点支持龙头企业构建平台化、标准化的开源机器人操作系统,引导各行业依托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、科研院所、职校与企业联合共建协作机器人产业人才实训基地,通过项目合作、定向委托、技能大赛等形式,完善协作机器人人才培养体系。总之,协作机器人发展既需要传统机器人产业链配套,也需要新型零部件供应链支撑,需整合产学研各方资源优化协作机器人供应链生态体系。

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