是自動控制的、可重復編程、多用途的操作裝置,可對三個或三個以上軸進行編程,既可固定在原地,又可固定在移動平臺上,用于工業(yè)環(huán)境中的自動化應用。
中國是工業(yè)的全球最大市場,安裝量占據(jù)全球總量的半壁江山。目前,國內(nèi)廠商正在持續(xù)提升自主創(chuàng)新能力,縮小與海外領先企業(yè)的差距。放眼全球來看,工業(yè)機器人仍需提升其智能特性,向具身智能工業(yè)機器人邁進,而這將是一場新的變革。
按照功能劃分,工業(yè)機器人可分為包裝、上下料、噴涂、物料搬運、焊接、打磨、碼垛、裝配等機器人。物料搬運、焊接、裝配機器人是應用最多的三個領域。
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國際機器人聯(lián)合會(IFR)發(fā)布的《2024世界機器人報告》顯示,2023年,全球有約428萬臺機器人在工廠運行,同比增長10%,全球工業(yè)機器人參與自動化生產(chǎn)的數(shù)量創(chuàng)歷史新高。2023年的年安裝量達到541302臺,位居歷史第二,僅比2022年創(chuàng)紀錄的552946臺安裝量低2%,已連續(xù)第三年超過50萬臺。在2023年新部署的工業(yè)機器人中,有70%在亞洲,17%在歐洲,10%在美洲。
根據(jù)IFR,中國是目前工業(yè)機器人的全球最大市場。2023年中國工業(yè)機器人保有量約180萬臺,是世界上第一個也是唯一一個擁有如此龐大工業(yè)機器人保有量的國家。
2023年中國共安裝276288臺工業(yè)機器人,占全球安裝總量的51%。這一結果是有史以來第二高的水平(2022年中國安裝290144臺)。IFR預計,2024年下半年中國工業(yè)機器人需求量將加速增長,到年底市場將更加穩(wěn)定。長遠來看,中國制造業(yè)工業(yè)機器人需求仍有很大的增長潛力,在2027年之前,年均增長率有望達到5%-10%。
從下游應用來看,MIR睿工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,光伏、汽車電子、半導體等領域的工業(yè)機器人出貨量增速最快。
全球工業(yè)機器人主要由日本發(fā)那科(FANUC)、日本安川電機(Yaskawa)、德國庫卡(被美的收購)、瑞士ABB主導,“四大家族”憑借在機器人核心技術領域的深厚積淀,也一度把控著中國工業(yè)機器人市場的大部分份額。
不過,隨著國產(chǎn)廠商如埃斯頓(002747.SZ)、匯川技術(300124.SZ)等興起,“四大家族”近年在中國市場的占有率有所下滑,從70%下滑至40%左右。根據(jù) MIR、CRIA 數(shù)據(jù),2023 年我國工業(yè)機器人國產(chǎn)化率達 45%,同比提升9個百分點。
根據(jù)睿工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù),2023年,工業(yè)機器人在國內(nèi)的市場份額約為8.5%,約為6.5%,分別位居第二、四名。
“需要承認的是,雖然中國是工業(yè)機器人的全球最大市場,但國產(chǎn)廠商主要占據(jù)中低端市場,高端市場仍以國際品牌為主。”具身智能機器人企業(yè)中科光電創(chuàng)始人、董事長吳易明在接受第一財經(jīng)采訪時表示。
工業(yè)機器人的核心零部件包括控制器、伺服系統(tǒng)、減速器,這些決定了工業(yè)機器人的精度、穩(wěn)定性、負荷能力等重要性能指標。其中,控制器是工業(yè)機器人的“大腦”,一般占總成本的15%左右;伺服系統(tǒng)是工業(yè)機器人的“動力源”,一般占總成本的20%左右;是工業(yè)機器人的“關節(jié)”,一般占總成本的35%左右。
據(jù)悉,由于核心零部件的生產(chǎn)技術壁壘較高,大多關鍵技術被少數(shù)公司壟斷,使得國內(nèi)機器人生產(chǎn)商在采購時議價能力不足,采購價格較高。
“據(jù)我了解,控制器、伺服系統(tǒng)、的國產(chǎn)化率都在10%~20%。”吳易明告訴第一財經(jīng),核心零部件的迭代處于線性發(fā)展階段,國內(nèi)品牌正在不斷替代國外品牌的市場份額,這個趨勢已經(jīng)非常明顯。
隨著國內(nèi)廠商技術逐步積累進步,目前控制系統(tǒng)與國外產(chǎn)品的差距在逐步縮小。國內(nèi)部分廠商自主研發(fā)了自家的控制系統(tǒng),包括、華中數(shù)控、新時達、廣州數(shù)控、等,也誕生了一批專業(yè)的控制系統(tǒng)服務商如固高科技、英威騰、卡諾普等。
在伺服系統(tǒng)領域,匯川技術在年報中表示其2023年國內(nèi)市場份額達28.2%。
埃斯頓告訴第一財經(jīng),公司擁有完全自主化的機器人控制器、操作系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)三大核心技術,機器人核心部件自主化率已經(jīng)達到90%以上,擁有覆蓋3-700kg負載的87款工業(yè)機器人,機器人品類數(shù)量位列全球第二,出貨量位列國產(chǎn)第一。
“創(chuàng)新能力是工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的核心競爭力。”吳易明表示,國內(nèi)機器人廠商總體上都在拼成本和營銷能力,缺乏技術創(chuàng)新;國際范圍內(nèi),工業(yè)機器人的技術進步已經(jīng)至少停滯了二十年,在用途沒有大幅擴大的情況下,需求端已開始飽和。這兩點造成了國內(nèi)機器人廠商很難實現(xiàn)盈利的局面。
目前,國內(nèi)工業(yè)機器人頭部廠商埃斯頓、匯川技術已實現(xiàn)盈利,機器人(300024.SZ)2023年扣非凈利潤仍然為負、埃夫特(688165.SH)2023年暫未實現(xiàn)盈利。
“最關鍵的就是要提高工業(yè)機器人的智能特性,具身智能理論和技術的突破將引領機器人智能特性跨越發(fā)展。”吳易明表示,智能特性的核心是視覺感知與工業(yè)機器臂運動的融合,由大腦基于結構和空間感知、測量信息指揮機械臂的操控做業(yè),以破除傳統(tǒng)認知中機械臂本體的主體地位。具身人由智能算法驅動,基于智能算法的人是由大腦指揮手,而不是把大腦、眼睛鑲嵌在手上。隨著智能性的發(fā)展,未來的工業(yè)機器人將能夠面對更有挑戰(zhàn)性的場景。
根據(jù)中科光電對具身智能的定義,“具身智能”是指主體(機器)在自體、對象與環(huán)境等要素間相互作用(信息感知、轉化和響應)的過程中建構符合各要素物理實存及其關系演化趨勢的認知模型,達成問題解決或價值實現(xiàn)的人工智能方法。
吳易明解釋稱,在具身智能下,大腦基于眼睛感知能力,指揮機械手做不同工件,不是識別工件(標記信息)后根據(jù)人為不同工件設定好的不同工件的程序執(zhí)行任務,而是有眼睛感知到工件后,基于自主理解的任務要求,智能分析工件的結構,各要素空間關系,再自主生成工藝、動作和各種運動參數(shù),甚至進行交互和迭代,實現(xiàn)自主作業(yè)。“這樣的機器人就類似于一個熟練工,拿到了工件的圖紙,知曉任務目標就能干了。”
不過,吳易明認為,世界范圍內(nèi)的現(xiàn)有所有工業(yè)機器人都沒有達到所謂的智能突破。“我們在具身智能上的突破是唯一的。我們基于現(xiàn)代數(shù)學方法(微分幾何、拓撲、群論等)構建全新的智能理論底層算法架構,基于小樣本數(shù)據(jù)實現(xiàn)精細識別,是智能裝備和智能機器人實現(xiàn)自主識別、自主移動、自適應作業(yè)的根技術。”
吳易明介紹稱,在民用領域,目前中科光電“仝人”系列已產(chǎn)出智能焊接機器人,能夠自主識別多品種小批量工件,自主規(guī)劃復雜作業(yè)軌跡及形成機械臂的驅動程序,目前總出貨量在50臺套左右;軍工領域預計今年能夠形成7000萬~1億元營收,相關技術突破在國家重大任務中已經(jīng)得到驗證。