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前言
近年來，先進(jìn)制造、智能制造等話題逐漸成為全球的焦點(diǎn)。2021年10月6日，香港特首林鄭月娥在《行政長官2021年施政報告》中提出“令再工業(yè)化植根香港，使創(chuàng)科成為香港新經(jīng)濟(jì)動力”，并提出期望在香港打造兩個先進(jìn)制造中心的愿景。10月13日，廣東省印發(fā)《廣東省科技創(chuàng)新“十四五”規(guī)劃》，明確提出粵港澳大灣區(qū)國家技術(shù)創(chuàng)新中心建設(shè)計劃，“以智能制造與裝備等為主攻方向，突破“卡脖子”技術(shù)，鍛造“長板”技術(shù)，打造全鏈條產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”，通過先進(jìn)制造技術(shù)為新興產(chǎn)業(yè)壯大、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級以及未來產(chǎn)業(yè)布局提供強(qiáng)力支撐。上述政策的出臺為中國傳統(tǒng)制造業(yè)的升級、尋求新的動能打下了良好的基礎(chǔ)與鋪墊，進(jìn)一步將“中國制造”向“中國智造”方向推進(jìn)。
隨著國內(nèi)制造業(yè)的逐漸轉(zhuǎn)型，工業(yè)生產(chǎn)對自動化的需求開始從單機(jī)設(shè)備轉(zhuǎn)向全自動設(shè)備、全自動生產(chǎn)線，并提出了對全自動化生產(chǎn)線柔性化的需求。柔性化需求的出現(xiàn)使得調(diào)整能力差、智能化程度低的傳統(tǒng)機(jī)器人逐漸不適應(yīng)產(chǎn)線，并誕生了適應(yīng)柔性制造的智能協(xié)作機(jī)器人。靈活、安全、小巧的智能協(xié)作機(jī)器人不僅能滿足企業(yè)柔性化的生產(chǎn)需求，還解決了傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人投資規(guī)模大、投資回報期長、靈活度有限等問題，讓不同規(guī)模的企業(yè)都能輕松實(shí)現(xiàn)智能自動化，加速“智能制造”的普及和落地。
當(dāng)今世界，各主要發(fā)達(dá)國家都在競相開發(fā)和改進(jìn)新技術(shù)，讓智能制造技術(shù)應(yīng)用更廣泛，以獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。伴隨著智能制造時代的到來，柔性制造系統(tǒng)應(yīng)用將日益廣泛，智能協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)必將成為行業(yè)發(fā)展趨勢。
很難想象會出現(xiàn)這樣的場景：在一個工作平臺上，一邊是工人，一邊是機(jī)器人，他們配合嫻熟、交流順暢，像一對合作多年的搭檔，親密交流、高效作業(yè)。協(xié)作機(jī)器人的出現(xiàn)正在讓這一切成為可能，小巧玲瓏的協(xié)作機(jī)器人克服了傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的笨重遲鈍，使得機(jī)器人也能從“牢籠[ 這里主要是指傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人在工作時需要進(jìn)行安全防護(hù)，一般會用防護(hù)網(wǎng)將一個個機(jī)器人隔離開來，與工作人員保持一定的安全距離。]”中走向人類世界，尤其是新一代的智能協(xié)作機(jī)器人還能成為人類的得力助手。
一、五大優(yōu)勢讓協(xié)作機(jī)器人與眾不同
協(xié)作機(jī)器人是指被設(shè)計成可以在協(xié)作區(qū)域內(nèi)與人直接進(jìn)行交互的機(jī)器人。就其工作模式而言，協(xié)作機(jī)器人有人機(jī)協(xié)作、人機(jī)配合以及單獨(dú)作業(yè)三種工作模式，單獨(dú)作業(yè)時機(jī)器人與人相隔一定距離，與工業(yè)機(jī)器人的工作模式相似;人機(jī)配合時機(jī)器人與人執(zhí)行不同工作任務(wù);人機(jī)協(xié)作是目前應(yīng)用最廣泛的工作模式，需要機(jī)器人與工作人員進(jìn)行動態(tài)交流互動，達(dá)到提質(zhì)、增效、降本的目的。
供給側(cè)改革正在向需求側(cè)改革遞進(jìn)，以“小批量、多品種、定制化”為特點(diǎn)的新需求趨勢正在取代單一化、規(guī)?；枨螅瑢C(jī)器人的靈活性要求更高，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人越來越難以適應(yīng)這一市場需求，尤其是對于中小企業(yè)來說，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人高昂的成本和復(fù)雜的操作往往讓中小企業(yè)望而卻步。協(xié)作機(jī)器人具備靈活部署、投資回收快、安全性高等優(yōu)勢，能夠更好滿足新市場新需求。
與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相比，協(xié)作機(jī)器人具備五大優(yōu)勢：
(一)靈活、方便、體型小，柔性生產(chǎn)不可少
柔性化生產(chǎn)需要機(jī)器人能夠靈活部署，并適應(yīng)多品種的生產(chǎn)需求。浙江大學(xué)熊蓉教授在一次研討會上曾經(jīng)指出“協(xié)作機(jī)器人由于方便示教便于安裝等特性，使其能快速適應(yīng)各類生產(chǎn)需求，從人機(jī)協(xié)作產(chǎn)線到純粹無人自動化產(chǎn)線，尤其在汽車產(chǎn)線已經(jīng)大量使用?！?/p>
傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的部署涉及到生產(chǎn)線的自動化改造、機(jī)器人外圍支持設(shè)備的設(shè)計等多種工作，至少需要一周甚至更多的時間。協(xié)作機(jī)器人結(jié)構(gòu)相對簡單，體積更小、質(zhì)量更輕，市場上主流協(xié)作機(jī)器人自重一般在數(shù)千克到數(shù)十千克不等，僅為傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人自重的1/10或更低，可多角度、多位置靈活快捷部署。
(二)簡單便捷易上手，降本增效小能手
傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人除需要進(jìn)行安裝之外，還需對機(jī)器人進(jìn)行特定的配置和編程，往往需要系統(tǒng)集成商針對客戶生產(chǎn)特點(diǎn)制定相應(yīng)解決方案，大大增加客戶使用成本。而企業(yè)關(guān)心的是“高效、快捷、方便、實(shí)惠”，相比傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，協(xié)作機(jī)器人易于編程，且具備手動引導(dǎo)功能，企業(yè)可自行安裝，并通過簡單的培訓(xùn)即可自行操作使用。
協(xié)作機(jī)器人可視化操作界面
(三)人機(jī)協(xié)作很“親密”，國際標(biāo)準(zhǔn)安全行
由于無法保障操作人員的安全，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人一般會被隔離開來獨(dú)立工作，人機(jī)之間交互較少甚至零交互。而協(xié)作機(jī)器人在安全方面更有保障，國際標(biāo)準(zhǔn)EN ISO 10218對啟動人機(jī)協(xié)作的安全性方面制定了四個明確的要求：
協(xié)作機(jī)器人人機(jī)協(xié)作安全標(biāo)準(zhǔn)
相比傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，協(xié)作機(jī)器人一般安裝有力反饋和碰撞檢測等應(yīng)用，一旦協(xié)作機(jī)器人在工作過程中與人發(fā)生接觸，會停止運(yùn)動，可避免或減輕對工作人員造成傷害，協(xié)作機(jī)器人在安全性能方面的終極追求是對人零傷害。
(四)投資回收期很短，回本快，效益漲
工業(yè)機(jī)器人的投資成本包括機(jī)器購買價格和部署成本，以高負(fù)載能力為例，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人價格一般在30-40萬元之間，由于在大規(guī)模生產(chǎn)線上進(jìn)行部署，項(xiàng)目實(shí)施時間少則幾周多則幾個月，有時甚至需要停工停產(chǎn)，投資回收期一般需要幾年的時間。
協(xié)作機(jī)器人價格較低，約為十幾二十萬元不等，協(xié)作機(jī)器人部署時間一般數(shù)天或一周時間，投資回收也在一年以內(nèi)，對于中小企業(yè)來說，能夠更快實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。
協(xié)作機(jī)器人不同場景的應(yīng)用示例
(五)智能人機(jī)協(xié)作，“電子工友”不僅是機(jī)器換人
機(jī)器人永不疲倦，協(xié)作機(jī)器人可以重復(fù)執(zhí)行簡單動作而不會降低工作質(zhì)量，其工作精度可將故障和產(chǎn)品缺陷的可能性降低到幾乎為0，在保證工作質(zhì)量的同時大大提升工作效率。
智能化協(xié)作機(jī)器人還可通過自身攜帶的攝像頭對成品零件、精密加工件等進(jìn)行快速自動化檢測并迅速獲得檢測結(jié)果，保障企業(yè)產(chǎn)品的高質(zhì)量生產(chǎn)。
協(xié)作機(jī)器人正在進(jìn)行電腦外殼質(zhì)量檢測
隨著協(xié)作機(jī)器人技術(shù)的愈加成熟，其相對傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢也將更加凸顯，尤其是智能技術(shù)的加持將推動傳統(tǒng)協(xié)作機(jī)器人向智能協(xié)作機(jī)器人演變。智能協(xié)作機(jī)器人將更加重視機(jī)器人與人之間的深度互動、實(shí)時交互，在未來的工作場景中，機(jī)器人可迅速對工作人員的指令(包括口頭、動作等)做出應(yīng)變，并能與人以及其他機(jī)器人進(jìn)行深度交流學(xué)習(xí)，大幅度提高生產(chǎn)效率。
二、發(fā)展動能十足，協(xié)作機(jī)器人行業(yè)喜迎“春天”
(一)黨和國家高度重視發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)
機(jī)器人是未來智能世界的基石，是制造業(yè)向自動化、智能化轉(zhuǎn)型的核心驅(qū)動力，黨和國家高度重視機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并出臺了一系列鼓勵政策。
2015年，國務(wù)院出臺的《中國制造2025》明確了制造升級的發(fā)展方向，工業(yè)機(jī)器人是重中之重。2017年發(fā)改委頒布《增強(qiáng)制造業(yè)核心競爭力三年行動計劃(2018-2020年)》，計劃八大重點(diǎn)領(lǐng)域中包含智能機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，重點(diǎn)開發(fā)基礎(chǔ)性、關(guān)聯(lián)性、開放性的機(jī)器人操作系統(tǒng)等關(guān)鍵共性技術(shù)。
2019年，發(fā)改委制定《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》，在鼓勵類產(chǎn)業(yè)機(jī)械部分增加“機(jī)器人用關(guān)鍵零部件：高精密減速器、高性能伺服電機(jī)和驅(qū)動器、全自主編程等高性能控制器、傳感器、末端執(zhí)行器等”“工業(yè)機(jī)器人RV 減速機(jī)諧波減速機(jī)軸承”等內(nèi)容。2020年發(fā)改委出臺的《關(guān)于支持民營企業(yè)加快改革發(fā)展與轉(zhuǎn)型升級的實(shí)施意見》明確提出實(shí)施機(jī)器人及智能裝備推廣計劃。
2021年，“智能制造與機(jī)器人技術(shù)”被寫入“十四五”規(guī)劃，列為制造業(yè)核心競爭力提升的8項(xiàng)重大專項(xiàng)技術(shù)之一。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)扶持政策的不斷出臺為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了良好的外部條件，協(xié)作機(jī)器人將在工業(yè)4.0時代背景下的智能制造中迎來更大發(fā)展契機(jī)。
(二)成本下降、“機(jī)器替人”雙重疊加
一是協(xié)作機(jī)器人價格愈加“親民”。市場發(fā)展初期，由于核心零部件受國外廠商制約，協(xié)作機(jī)器人的市場價格普遍超過20萬元/臺，令不少中小企業(yè)“望而卻步”，近年來隨著協(xié)作機(jī)器人技術(shù)的日益成熟及核心零部件的國產(chǎn)化替代，國內(nèi)協(xié)作機(jī)器人的市場價格變得逐漸“親民”，極大降低了中小企業(yè)自動化生產(chǎn)門檻，拓展了協(xié)作機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。
圖 1：2014-2019年協(xié)作機(jī)器人市場價格走勢
資料來源：OFweek產(chǎn)業(yè)研究中心整理
二是“機(jī)器替人”優(yōu)勢逐步凸顯。隨著我國適齡勞動力人口數(shù)量的不斷減少，人力成本開始逐年提升，人口紅利取得的競爭優(yōu)勢開始逐漸消失。近年來，人工成本的逐年上升以及協(xié)作機(jī)器人市場價格的下探使得兩者之間的成本差距進(jìn)一步擴(kuò)大，使用協(xié)作機(jī)器人替換人工的優(yōu)勢進(jìn)一步凸顯。2019年，協(xié)作機(jī)器人單位小時成本僅有6.80元/小時，而人工成本已經(jīng)上升至32.33元/小時。
圖 2：協(xié)作機(jī)器人單位時間成本逐年下滑
資料來源：OFweek產(chǎn)業(yè)研究中心整理
(三)安全生產(chǎn)容不得半點(diǎn)兒馬虎
自工業(yè)機(jī)器人誕生應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)之日起，工業(yè)機(jī)器傷人的事件就不曾斷絕，根據(jù)美國OSHA一項(xiàng)報告顯示，1984-2017年發(fā)生了38起與機(jī)器人相關(guān)的事故，其中有27起導(dǎo)致工人死亡。協(xié)作機(jī)器人不同于傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人，其在產(chǎn)品設(shè)計上是更為本質(zhì)、更為高級、更為安全的協(xié)作方式—Power and force limiting(功率和力限制)，本身就從功率和力方面對機(jī)器人進(jìn)行了限制(傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的功率高達(dá)數(shù)千瓦，而協(xié)作機(jī)器人的功率只有百瓦左右)，從根源上避免傷害事件的發(fā)生。
三、核心零部件“卡脖子”，但下游應(yīng)用前景廣闊
協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈包括上游核心零部件供應(yīng)商、中游機(jī)器人本體供應(yīng)商及下游系統(tǒng)集成供應(yīng)商。
協(xié)作機(jī)器人作為工業(yè)機(jī)器人的一個分支，二者產(chǎn)業(yè)鏈大多相同，但也有差異。差異主要表現(xiàn)在上游材料方面，工業(yè)機(jī)器人的上游一般是控制器、傳感器、減速器和伺服電機(jī)等，而協(xié)作機(jī)器人的上游零部件則更精細(xì)化，涉及的零部件也更多一些。
圖 3：協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈圖示
資料來源：OFweek產(chǎn)業(yè)研究中心整理
(一)上游零部件“受制于人”局面逐步緩解
協(xié)作機(jī)器人上游核心零部件主要包括中空直流電機(jī)、安全控制器、力矩傳感器、減速器、制動器、編碼器等。我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)起步較晚，趙杰[ 趙杰，哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所所長、機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、原哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院院長。]表示，目前機(jī)器人行業(yè)仍然有多項(xiàng)被卡脖子，內(nèi)容涵蓋核心部件、芯片、軟件、工藝、系統(tǒng)等多方面。尤其在伺服電機(jī)、減速器和控制器三大核心零部件方面，國外廠商幾乎占據(jù)近九成市場份額。
近年來，隨著國產(chǎn)廠商在技術(shù)研發(fā)的持續(xù)投入，國內(nèi)協(xié)作機(jī)器人廠商技術(shù)日益成熟，部分核心零部件正在逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，已經(jīng)有越來越多的協(xié)作機(jī)器人廠商開始嘗試應(yīng)用國產(chǎn)零部件，其中不乏優(yōu)傲這樣的外資廠商，已經(jīng)大批量采用國內(nèi)廠商綠的諧波的減速器。同時，還有以大族機(jī)器人為代表的部分廠商基于自身技術(shù)積累，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)核心零部件的完全自主研發(fā)?？偟脕砜?，協(xié)作機(jī)器人核心零部件的國產(chǎn)替代進(jìn)程正在提速，國產(chǎn)技術(shù)水平日益提升。
(二)中游本體及系統(tǒng)集成商入局者增加
中游本體是指協(xié)作機(jī)器人本體、機(jī)械臂制造，系統(tǒng)集成主要是指協(xié)作機(jī)器人本體與噴涂、上下料、裝配等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的集成應(yīng)用，綜合解決方案供應(yīng)商主要以本體制造商為主。
隨著2013年中國協(xié)作機(jī)器人行業(yè)的開啟，以本體制造為主要業(yè)務(wù)的廠商不斷增多，遨博、大族機(jī)器人、節(jié)卡等新興本體制造商的布局，也吸引新松等一大批傳統(tǒng)機(jī)器人公司的加入，目前，行業(yè)企業(yè)數(shù)量保持穩(wěn)定增長態(tài)勢，據(jù)高維咨詢統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示，2020年，中國協(xié)作機(jī)器人廠商已經(jīng)達(dá)到70余家，在未來的1-2年內(nèi)有望突破100家。
(三)下游應(yīng)用場景不斷豐富
王喜文認(rèn)為“不僅是在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人在人工智能的帶動下，還可以在國防、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用，催生新的業(yè)態(tài)和商業(yè)模式，引發(fā)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的深刻變革。”[ 王喜文,《機(jī)器人+：戰(zhàn)略行動路線圖》，2016年4月。]作為工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的分支之一，協(xié)作機(jī)器人憑借其靈活、便捷、安全、高效的優(yōu)勢，其創(chuàng)新應(yīng)用模式不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用場景日益多元化。
1.汽車制造
汽車玻璃涂膠是汽車生產(chǎn)工藝中非常重要的環(huán)節(jié)，其涂膠的質(zhì)量會影響汽車的密封性能和粘接姿態(tài)，所以為了得到良好的膠形，大部分主機(jī)廠會選擇機(jī)器人涂膠。但傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人涂膠線，基于工廠安全的需求，該生產(chǎn)線的全部設(shè)備需由護(hù)欄包圍，此區(qū)域禁止操作人員進(jìn)出，且占地面積非常大，大量占用線旁空間而只完成單一工作造成對場地資源的浪費(fèi)，而且嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)拍。
華晨寶馬汽車有限公司研究證明[ 《人機(jī)協(xié)作機(jī)器人在汽車總裝行業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展》，《精密制造與自動化》，2020年3月]，如果在上述涂膠工藝中使用協(xié)作機(jī)器人將可以完美的解決上述問題，將協(xié)作機(jī)器人部署在汽車涂膠車間，不但占地空間較小，而且操作者可以在其工作區(qū)域活動，而不會產(chǎn)生安全問題，并且在協(xié)作機(jī)器人執(zhí)行涂膠動作的同時放置需要涂膠的新零件并取走已經(jīng)完成涂膠的產(chǎn)品，加快企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)拍。
協(xié)作機(jī)器人(左)VS傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人(右)
2.3C制造
螺絲鎖縛是3C電子產(chǎn)品組裝過程中必不可少的環(huán)節(jié)，目前這一工序主要以人工為主，也有少量廠家采用3軸機(jī)械手進(jìn)行螺絲鎖縛裝配，從效果來看，前者耗時費(fèi)力且效率低下，后者設(shè)備活動自由度小，不適應(yīng)3C領(lǐng)域復(fù)雜的流水線組裝任務(wù)，不能滿足高效自動化生產(chǎn)需求。國內(nèi)廠商研發(fā)的協(xié)作機(jī)器人可以連續(xù)幾個小時以相同的精度和速度重復(fù)同一個動作，平均工作效率比人工高出人工200%，且機(jī)械手臂的重復(fù)性精度可以保持在±0.01mm，空間絕對精度±0.1mm、軌跡精度±0.2mm的技術(shù)水平。
協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用于3C領(lǐng)域螺絲鎖縛
3.物流
隨著工廠內(nèi)部制造復(fù)雜程度的日益提升，對于自動化設(shè)備柔性化的程度也越來越高，相比于AGV和機(jī)械臂的單一功能，集二者于一身的復(fù)合型移動協(xié)作機(jī)器人顯然更能滿足企業(yè)的智能物流需求。搭載5G、云數(shù)據(jù)、激光導(dǎo)航AGV的復(fù)合型移動協(xié)作機(jī)器人，在大型倉庫中可自主規(guī)劃路徑運(yùn)送貨物，同時可以跟隨人運(yùn)動，在小型倉庫中協(xié)助人取貨，甚至可以直達(dá)工位，精準(zhǔn)取送貨物。
協(xié)作機(jī)器人實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)物流傳送
4.醫(yī)療
在人口老齡化和慢性病群體迅速增長的時代，傳統(tǒng)的輔助醫(yī)療器械已經(jīng)日益無法滿足現(xiàn)代醫(yī)療的需求，具備高安全性、高靈活性、高穩(wěn)定性的協(xié)作機(jī)器人開始全面進(jìn)入醫(yī)療領(lǐng)域， Renaissance、ROSA Spine、Excelsius GPS機(jī)器人、大族機(jī)器人、天璣骨科手術(shù)機(jī)器人、達(dá)芬奇機(jī)器人等協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品已經(jīng)在醫(yī)療領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。[ 《脊柱微創(chuàng)外科協(xié)作機(jī)器人技術(shù)的臨床應(yīng)用及展望》，《中國微創(chuàng)外科雜志》，2020年9月。]
現(xiàn)代醫(yī)學(xué)正在往個性化及智能化的方向發(fā)展，越來越多的醫(yī)療機(jī)器以及AI技術(shù)開始被應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，幫助解決手術(shù)里存在的問題。當(dāng)前，人工智能成為新一輪科技革命的突破口和產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動力，已從理論層面加快向各行業(yè)、各領(lǐng)域特征的具體應(yīng)用場景延伸。在醫(yī)療領(lǐng)域，智能協(xié)作機(jī)器人是人工智能技術(shù)應(yīng)用的重要硬件平臺，表現(xiàn)出人機(jī)協(xié)作、深度學(xué)習(xí)、自主操控的應(yīng)用特征，逐漸成為醫(yī)療服務(wù)高質(zhì)量發(fā)展的重要推手。未來，智能協(xié)作機(jī)器人必將在醫(yī)療領(lǐng)域扮演“重要角色”。
協(xié)作機(jī)器人輔助遠(yuǎn)程醫(yī)療
四、出貨量成倍增長，行業(yè)市場正當(dāng)“百花齊放”
2008年是協(xié)作機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的元年，優(yōu)傲于當(dāng)年推出全球第一臺協(xié)作機(jī)器人UR5，打開了協(xié)作機(jī)器人行業(yè)的大門。到如今，協(xié)作機(jī)器人行業(yè)發(fā)展已歷時13載，行業(yè)體量不斷增大，行業(yè)競爭不斷加劇，逐漸形成了“群雄并起、諸侯割據(jù)”的局面。2021年是協(xié)作機(jī)器人向智能化轉(zhuǎn)型的元年，大族機(jī)器人于今年3月份推出了全球第一臺真正意義上的智能協(xié)作機(jī)器人MAiRA，率先打開智能協(xié)作機(jī)器人時代的大門。
(一)出貨量屢創(chuàng)新高，2020年超過7500臺
協(xié)作機(jī)器人市場被普遍看好。國際研究機(jī)構(gòu)Transparency Market Research在2017年的發(fā)布的一份報告中指出“到2024年底，全球協(xié)作機(jī)器人的市值將達(dá)到950億美元，年均復(fù)合增長率30%”，巴克萊銀行分析師認(rèn)為“到2025年，協(xié)作機(jī)器人市場規(guī)模能夠增長至115億美元?！?/p>
國內(nèi)協(xié)作機(jī)器人市場發(fā)展如火如荼，2015-2017年，國產(chǎn)廠商紛紛入局協(xié)作機(jī)器人行業(yè)，大族機(jī)器人、遨博、新松機(jī)器人、珞石科技、節(jié)卡等一大批先行者先后推出其首款協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品，并在近5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的更新?lián)Q代，逐漸形成了與國外廠商相抗衡的技術(shù)實(shí)力。
2016年，國內(nèi)協(xié)作機(jī)器人出貨量約1714臺，2017年達(dá)到3618臺，同比增長了1倍多，而后的三年，協(xié)作機(jī)器人的出貨量更是一年一個新臺階，2020年出貨量達(dá)到7514臺，相比2016年增長3.38倍，近5年的年均復(fù)合增速高達(dá)45%。
圖 4：2016-2020年中國協(xié)作機(jī)器人出貨量走勢圖
資料來源：Mir databank OFweek產(chǎn)業(yè)研究中心整理
(二)協(xié)作機(jī)器人競爭新賽道即將開啟
入局企業(yè)不斷增加，協(xié)作機(jī)器人行業(yè)競爭程度也在不斷加深，從現(xiàn)有市場份額來看，以優(yōu)傲為代表的較早入局的廠商在出貨量上占據(jù)一定的優(yōu)勢，但市場形勢瞬息萬變，尤其是技術(shù)的更新迭代帶動產(chǎn)品不斷升級，智能協(xié)作機(jī)器人即將成為協(xié)作機(jī)器人行業(yè)競爭的新賽道，掌握智能協(xié)作機(jī)器人核心技術(shù)的廠商將在未來市場上擁有更多話語權(quán)。
未來機(jī)器人將含有AI，沒有AI的機(jī)器人就是個機(jī)器。[ 2017深圳國際機(jī)器人與智能系統(tǒng)院士論壇——《AI時代與機(jī)器2.0》]我們認(rèn)為，智能協(xié)作機(jī)器人將顛覆協(xié)作機(jī)器人行業(yè)現(xiàn)有競爭格局。智能協(xié)作機(jī)器人相比傳統(tǒng)協(xié)作機(jī)器人更具優(yōu)勢，以安全性能為例，通過對比市場上流行的協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品，絕大部分的協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品在碰撞檢測方面僅停留在“接觸人員后停止運(yùn)動”這一層面，無法預(yù)判碰撞行為的發(fā)生，對工作人員仍有一定的安全隱患。
而智能協(xié)作機(jī)器人能夠預(yù)判碰撞行為的發(fā)生可避免傷害事故。以大族機(jī)器人發(fā)布的智能協(xié)作機(jī)器人MAiRA為例，MAiRA搭載了大族機(jī)器人自主研發(fā)的人體探測傳感技術(shù)和智能傳感器，能夠看、聽和感知外部環(huán)境，具備“預(yù)判碰撞行為發(fā)生”的功能，可有效避免傷害發(fā)生。
智能協(xié)作機(jī)器人正在進(jìn)行安全探測
五、MAiRA“橫空出世”，協(xié)作機(jī)器人將邁入智能時代
(一)協(xié)作機(jī)器人向智能化轉(zhuǎn)型是大勢所趨
當(dāng)前協(xié)作機(jī)器人需按照后臺程序預(yù)設(shè)實(shí)現(xiàn)作業(yè)，其操作精度完全取決于核心零部件控制精度，在更換任務(wù)時需人工重設(shè)機(jī)械臂運(yùn)動軌跡，這在很大程度上影響了協(xié)作機(jī)器人的應(yīng)用及推廣。隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、機(jī)器視覺、生物識別、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的日益成熟，未來協(xié)作機(jī)器人將是集人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)于一身的綜合體，使其具備自主判斷、感知、學(xué)習(xí)、分析決策和人機(jī)交互能力。
機(jī)器人向智能化轉(zhuǎn)型是必然。丁漢院士[ 丁漢，中國科學(xué)院院士，機(jī)械電子工程專家，華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師、院長，數(shù)字制造裝備與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。]表示，在未來，隨著人類對機(jī)器人的要求不斷提升，機(jī)器人一定會在制造業(yè)里面扮演越來越重要的角色，機(jī)器人發(fā)展是永無止境的。而人工智能和機(jī)器人是密不可分的，未來人工智能一定會助推機(jī)器人，所以人工智能將是機(jī)器人的翅膀。有研究認(rèn)為協(xié)作機(jī)器人正從“人機(jī)協(xié)作”走向“人機(jī)共融”，即未來的協(xié)作機(jī)器人與人可以相互理解、相互感知、相互幫助[ 《中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展與應(yīng)用觀察》，《企業(yè)管理》，2021年4月。]。有學(xué)者提出協(xié)作機(jī)器人四大研究方向，首個便是人機(jī)交互，不僅僅局限于語音和肢體上的交互，還包括協(xié)作機(jī)器人的“觀察”、深度學(xué)習(xí)等，讓協(xié)作機(jī)器人更加智能[ 劉洋、孫愷，《協(xié)作機(jī)器人的研究現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展分析》，《北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報》，2017年4月。]。
人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的融合將強(qiáng)化協(xié)作機(jī)器人的智能化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)基于深度學(xué)習(xí)的物品識別與分揀，完成凌亂堆放物件的智能識別及抓取位姿判斷;實(shí)現(xiàn)儀表讀數(shù)識別及文字OCR、機(jī)械臂預(yù)測性維護(hù)等數(shù)據(jù)采集及分析等，成為真正能干活的無需二次開發(fā)的“智能協(xié)作機(jī)器人”。通過與新技術(shù)的融合，智能協(xié)作機(jī)器人會在深度學(xué)習(xí)、感知、決策和執(zhí)行等層面持續(xù)進(jìn)行技術(shù)升級，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自由流動，機(jī)器人生態(tài)系統(tǒng)也將隨之進(jìn)行突破，萬物互聯(lián)，促進(jìn)智能協(xié)作機(jī)器人將面臨更好的性能、更高的智能和更廣闊的發(fā)展空間，成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動力。
(二)誰將成為智能協(xié)作機(jī)器人引領(lǐng)者?
我們認(rèn)為，協(xié)作機(jī)器人進(jìn)入到智能化時代，誰擁有強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和成熟的產(chǎn)品體系，誰將在協(xié)作機(jī)器人的智能化時代大潮中傲立潮頭。2021年，大族機(jī)器人率先推出全球第一臺智能協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品——MAiRA，這意味著，大族機(jī)器人已經(jīng)掌握智能協(xié)作機(jī)器人的核心技術(shù)，最有可能成為引領(lǐng)協(xié)作機(jī)器人行業(yè)進(jìn)入智能化時代的領(lǐng)導(dǎo)品牌。
技術(shù)實(shí)力領(lǐng)先。大族機(jī)器人起源于大族電機(jī)，設(shè)立于2017年，依托大族激光十幾年的工業(yè)積累，大族機(jī)器人逐步掌握了包括電機(jī)、伺服驅(qū)動和運(yùn)動控制等在內(nèi)的多個核心零部件的自主知識產(chǎn)權(quán)。與行業(yè)內(nèi)同類公司相比，大族機(jī)器人是少有的能夠自主研發(fā)伺服系統(tǒng)、直驅(qū)電機(jī)、光柵編碼器、力矩傳感器、機(jī)器人控制器等核心零部件的廠商，是行業(yè)內(nèi)名副其實(shí)的技術(shù)領(lǐng)頭羊。
產(chǎn)品理念先進(jìn)。成立至今，大族機(jī)器人已推出三大協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品系列，產(chǎn)品體系日益豐富。2017年，大族機(jī)器人推出第一代協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品—Elfin系列，2020年推出Elfin-P系列，2021年推出MAiRA系列，而MAiRA作為行業(yè)顛覆性產(chǎn)品，主打高智能化、人機(jī)深度交互的先進(jìn)理念，是全球第一款真正意義上的智能協(xié)作機(jī)器人。
MAiRA是智能協(xié)作機(jī)器人時代的“開篇之作”，她的誕生是協(xié)作機(jī)器人行業(yè)即將邁入智能化時代的標(biāo)志。MAiRA革新了人機(jī)交互的廣度與深度，高度集成了最新型的傳感器，控制系統(tǒng)和應(yīng)用中完美實(shí)現(xiàn)前所未有的人工智能集成，具備生物識別、移動追蹤、手勢控制、3D視覺感應(yīng)、聲控交互協(xié)作、高靈敏安全檢測等高端機(jī)器性能，蘊(yùn)含無限的應(yīng)用可能。
編輯：fqj
工商網(wǎng)監(jiān)
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