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,用于工業環境中的自動化應用。
中國是工業的全球最大市場,安裝量占據全球總量的半壁江山。目前,國內廠商正在持續提升自主創新能力,縮小與海外領先企業的差距。放眼全球來看,工業機器人仍需提升其智能特性,向具身智能工業機器人邁進,而這將是一場新的變革。
按照功能劃分,工業機器人可分為包裝、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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國際機器人聯合會(IFR)發布的《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%,全球工業機器人參與自動化生產的數量創歷史新高。2023年的年安裝量達到541302臺,位居歷史第二,僅比2022年創紀錄的552946臺安裝量低2%,已連續第三年超過50萬臺。在2023年新部署的工業機器人中,有70%在亞洲,17%在歐洲,10%在美洲。
根據IFR,中國是目前工業機器人的全球最大市場。2023年中國工業機器人保有量約180萬臺,是世界上第一個也是唯一一個擁有如此龐大工業機器人保有量的國家。
2023年中國共安裝276288臺工業機器人,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年下半年中國工業機器人需求量將加速增長,到年底市場將更加穩定。長遠來看,中國制造業工業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睿工業統計數據顯示,光伏、汽車電子、半導體等領域的工業機器人出貨量增速最快。
全球工業機器人主要由日本發那科(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機器人市場的大部分份額。
不過,隨著國產廠商如埃斯頓(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 MIR、CRIA 數據,2023 年我國工業機器人國產化率達 45%,同比提升9個百分點。
根據睿工業統計數據,2023年,工業機器人在國內的市場份額約為8.5%,約為6.5%,分別位居第二、四名。
“需要承認的是,雖然中國是工業機器人的全球最大市場,但國產廠商主要占據中低端市場,高端市場仍以國際品牌為主。”具身智能機器人企業中科光電創始人、董事長吳易明在接受第一財經采訪時表示。
工業機器人的核心零部件包括控制器、伺服系統、減速器,這些決定了工業機器人的精度、穩定性、負荷能力等重要性能指標。其中,控制器是工業機器人的“大腦”,一般占總成本的15%左右;伺服系統是工業機器人的“動力源”,一般占總成本的20%左右;是工業機器人的“關節”,一般占總成本的35%左右。
據悉,由于核心零部件的生產技術壁壘較高,大多關鍵技術被少數公司壟斷,使得國內機器人生產商在采購時議價能力不足,采購價格較高。
“據我了解,控制器、伺服系統、的國產化率都在10%~20%。”吳易明告訴第一財經,核心零部件的迭代處于線性發展階段,國內品牌正在不斷替代國外品牌的市場份額,這個趨勢已經非常明顯。
隨著國內廠商技術逐步積累進步,目前控制系統與國外產品的差距在逐步縮小。國內部分廠商自主研發了自家的控制系統,包括、華中數控、新時達、廣州數控、等,也誕生了一批專業的控制系統服務商如固高科技、英威騰、卡諾普等。
在伺服系統領域,匯川技術在年報中表示其2023年國內市場份額達28.2%。
埃斯頓告訴第一財經,公司擁有完全自主化的機器人控制器、操作系統、伺服系統三大核心技術,機器人核心部件自主化率已經達到90%以上,擁有覆蓋3-700kg負載的87款工業機器人,機器人品類數量位列全球第二,出貨量位列國產第一。
“創新能力是工業機器人產業的核心競爭力。”吳易明表示,國內機器人廠商總體上都在拼成本和營銷能力,缺乏技術創新;國際范圍內,工業機器人的技術進步已經至少停滯了二十年,在用途沒有大幅擴大的情況下,需求端已開始飽和。這兩點造成了國內機器人廠商很難實現盈利的局面。
目前,國內工業機器人頭部廠商埃斯頓、匯川技術已實現盈利,機器人(300024.SZ)2023年扣非凈利潤仍然為負、埃夫特(688165.SH)2023年暫未實現盈利。
“最關鍵的就是要提高工業機器人的智能特性,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展。”吳易明表示,智能特性的核心是視覺感知與工業機器臂運動的融合,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,以破除傳統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。隨著智能性的發展,未來的工業機器人將能夠面對更有挑戰性的場景。
根據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)后根據人為不同工件設定好的不同工件的程序執行任務,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,甚至進行交互和迭代,實現自主作業。“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,世界范圍內的現有所有工業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。我們基于現代數學方法(微分幾何、拓撲、群論等)構建全新的智能理論底層算法架構,基于小樣本數據實現精細識別,是智能裝備和智能機器人實現自主識別、自主移動、自適應作業的根技術。”
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,自主規劃復雜作業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得到驗證。