什么是工業(yè)機器人？

　　工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執(zhí)行工作，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。

　　1、組成結(jié)構(gòu)

　　工業(yè)機器人由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。 主體即機座和執(zhí)行機構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機器人有3～6個運動自由度，其中腕部通常有1～3個運動自由度。驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機構(gòu)，用以使執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作?？刂葡到y(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令信號，并進行控制。

　　2、工業(yè)機器人種類

　　?移動機器人（AGV）

　　工業(yè)機器人的一種類型，它由計算機控制，具有移動、自動導(dǎo)航、多傳感器控制、網(wǎng)絡(luò)交互等功能。

　　廣泛應(yīng)用于機械、電子、紡織、卷煙、醫(yī)療、食品、造紙等行業(yè)的柔性搬運、傳輸?shù)裙δ?，也用于自動化立體倉庫、柔性加工系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)（以AGV作為活動裝配平臺）；同時可在車站、機場、郵局的物品分撿中作為運輸工具。

　　?點焊機器人

　　具有性能穩(wěn)定、工作空間大、運動速度快和負荷能力強等特點，焊接質(zhì)量明顯優(yōu)于人工焊接，大大提高了點焊作業(yè)的生產(chǎn)率。

　　主要用于汽車整車的焊接工作，生產(chǎn)過程由各大汽車主機廠負責完成。國際工業(yè)機器人企業(yè)憑借與各大汽車企業(yè)的長期合作關(guān)系，向各大型汽車生產(chǎn)企業(yè)提供各類點焊機器人單元產(chǎn)品并以焊接機器人與整車生產(chǎn)線配套形式進入中國，在該領(lǐng)域占據(jù)市場主導(dǎo)地位。

　　?弧焊機器人

　　主要應(yīng)用于各類汽車零部件的焊接生產(chǎn)。在該領(lǐng)域，國際大型工業(yè)機器人生產(chǎn)企業(yè)主要以向成套裝備供應(yīng)商提供單元產(chǎn)品為主。

　　?激光加工機器人

　　激光加工機器人是將機器人技術(shù)應(yīng)用于激光加工中，通過高精度工業(yè)機器人實現(xiàn)更加柔性的激光加工作業(yè)。

　　?真空機器人

　　一種在真空環(huán)境下工作的機器人，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)中，實現(xiàn)晶圓在真空腔室內(nèi)的傳輸。真空機械手難進口、受限制、用量大、通用性強，其成為制約了半導(dǎo)體裝備整機的研發(fā)進度和整機產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵部件。而且國外對中國買家嚴加審查，歸屬于禁運產(chǎn)品目錄，真空機械手已成為嚴重制約我國半導(dǎo)體設(shè)備整機裝備制造的“卡脖子”問題。直驅(qū)型真空機器人技術(shù)屬于原始創(chuàng)新技術(shù)。

　　?潔凈機器人

　　一種在潔凈環(huán)境中使用的工業(yè)機器人。隨著生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，其對生產(chǎn)環(huán)境的要求也日益苛刻，很多現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)都要求在潔凈環(huán)境進行，潔凈機器人是潔凈環(huán)境下生產(chǎn)需要的關(guān)鍵設(shè)備。

　　工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈分析

　　工業(yè)機器人行業(yè)上游是核心零部件，主要的是減速機和控制系統(tǒng)，這相當于機器人的“大腦”，中游是機器人本體，就是機器人的“身體”，下游是系統(tǒng)集成商，國內(nèi)企業(yè)都集中在這個環(huán)節(jié)上。

▲中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈分析

　　中國工業(yè)機器人上游零部件行業(yè)主要是減速機、伺服電機、變頻器、控制器等，其中減速器、伺服電機及伺服系統(tǒng)在工業(yè)機器人成本中所占比重較大，分別為39%，28%，本體制造占比為22%。

　　雖然減速機、伺服系統(tǒng)在工業(yè)機器人成本中所占比重較大，但國內(nèi)減速機、伺服電機等關(guān)鍵零部件發(fā)展相對滯后，技術(shù)水平較低，產(chǎn)品穩(wěn)定性差，與國外產(chǎn)品相比存在不少差距，導(dǎo)致國內(nèi)工業(yè)機器人減速機、伺服電機等零部件主要依賴進口，國內(nèi)企業(yè)工業(yè)機器人生產(chǎn)成本較高，競爭力較弱。其中進口減速機主要有納博、ABB、Harmonic、住友等品牌，伺服電機主要有安川、庫卡、松下、三菱等品牌。

▲中國工業(yè)機器人主要零部件成本占比

　　工業(yè)機器人銷售多是通過直銷渠道完成，而且以系統(tǒng)集成商居多。同時，工業(yè)機器人也可以通過經(jīng)銷商、代理商、貿(mào)易商、工程商等非直銷當時進行銷售，而且國外品牌進入中國市場一般先通過代理商形式進入。核心零部件一般是通過貿(mào)易商以及代理商等方式采購。

　　工業(yè)機器人下游用戶行業(yè)主要是汽車、電子電氣、塑料橡膠、化工等領(lǐng)域，主要用于搬運、焊接、包裝、碼垛、切割、噴涂等，而且隨著人工成本逐漸上升，工業(yè)自動化水平不斷提高，工業(yè)機器人的運用領(lǐng)域逐步擴大，用途逐漸增多。

　　工業(yè)機器人企業(yè)分析

　　機器人行業(yè)正經(jīng)歷前所未有的激烈競賽，新公司的不斷涌現(xiàn)讓人應(yīng)接不暇。美國《機器人商業(yè)評論》(下稱RBR)公布了第五屆2016年度RBR50名單(全球最具影響力50家機器人公司)，有三家中國公司躋身其中。

　　2016年度RBR50的最終結(jié)果覆蓋到了11個國家，除了大型企業(yè)集團，其中23%都是名不見經(jīng)傳的初創(chuàng)公司。

　　中國的新松機器人自動化股份有限公司、大疆創(chuàng)新科技有限公司、富士康科技集團入選。前二者是全球無人機制造行業(yè)巨頭，也是中國機器人產(chǎn)業(yè)中的佼佼者。

　　以下是入選RBR50前十名的機器人公司。

　　?NO.1 3D Robotics(3DR)

　　3DR是一家非上市機器人公司，位于美國加州伯克利。致力于創(chuàng)新、靈活、可靠的私人無人機和相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。該公司的個人智能無人機平臺為消費者享受提供驚人的航拍圖像和數(shù)據(jù)分析，還具備繪制地圖、測量分析和3D建模等更多功能。

　　?NO.2 ABB Robotics(ABB)

　　ABB是一家專注于開發(fā)工業(yè)機器人及機械手的上市公司，位于瑞士蘇黎世。在工業(yè)機器人、模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)與服務(wù)的供應(yīng)領(lǐng)域占有主導(dǎo)地位。它為制造商提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和保障工人安全提供強大的解決方案。隨著制造商們逐漸開始尋求提高靈活性、敏捷性和競爭力的新方法，ABB在步入開拓新市場行列的同時，也滲透進傳統(tǒng)行業(yè)。

　　?NO.3 Aethon

　　Aethon是一家專注于開發(fā)移動機器人的非上市公司，位于美國賓夕法尼亞州匹茲堡。Aethon是全球自主移動運輸機器人供應(yīng)商中的佼佼者。TUG機器人能夠使內(nèi)部物流運輸任務(wù)自動化，它能夠在動態(tài)且復(fù)雜的環(huán)境中自主導(dǎo)航，比如在醫(yī)院運輸貨物。

　　?NO.4 谷歌(微博)(Google)

　　谷歌專注于研發(fā)醫(yī)療、輔助、仿人、工業(yè)、機械手、移動機器人，位于美國加利福尼亞。2013年，谷歌連續(xù)快速收購了7家高級且技術(shù)多樣化機器人公司——Boston Dynamics、Bot & Dolly、Holomni、Industrial Perception、Meka Robtics、Redwood Robotics、Schaft,Inc，當時在機器人行業(yè)引起了很大的轟動。

　　?NO.5 亞馬遜(Amazon)

　　亞馬遜專注于研發(fā)移動機器人，位于美國西雅圖。亞馬遜在北美地區(qū)甚至國際上扮演著一個在線零售商的角色，其通過零售網(wǎng)站來服務(wù)消費者，比如amazon.com 和amazon.ca，消費者主要從廠家和第三方經(jīng)銷商這兩種渠道來購買產(chǎn)品。

　　?NO.6 Autonomous Solutions(ASI)

　　ASI是一家專注研發(fā)移動機器人的非上市公司，總部位于美國猶他州門敦。十五年以來，ASI在礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、汽車、工業(yè)、安全和軍事市場為客戶提供無人駕駛車硬件和軟件系統(tǒng)。ASI與一些世界領(lǐng)先的原始設(shè)備制造商在礦業(yè)、農(nóng)業(yè)和安全領(lǐng)域有一項長達數(shù)年、投資數(shù)百萬美元的機器人產(chǎn)品開發(fā)項目。

　　?NO.7 CANVAS Technology

　　CANVAS Technology是一家專注于研發(fā)工業(yè)、移動機器人的非上市公司，位于美國科羅拉多博得爾。這是一家工業(yè)機器人創(chuàng)業(yè)公司，該公司目前仍在隱形模式下運行，但卻已經(jīng)吸引了許多投資機構(gòu)的資金，比如Visionnaire Ventures、AME Cloud Ventures、Morado Venture Partners。

　　?NO.8 Carbon Robotics

　　Carbon Robotics是一家專注開發(fā)機器人的非上市公司，位于美國加利福尼亞州舊金山。該公司面向市場制造低成本的機械臂，KATIA是他們的第一款產(chǎn)品，具備工業(yè)機器人的功能，但其價格與可用性卻只與一臺筆記本電腦相當。

　　?NO.9 Clearpath Robotics

　　Clearpath Robotics是一家專注于開發(fā)工業(yè)、移動機器人的非上市公司，位于加拿大安大略省基奇納的斯特拉斯堡。該公司專門為學術(shù)、工業(yè)和軍事研發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)計并制造無人駕駛車的解決方案。

　　?NO.10 Cyberdyne

　　Cyberdyne是一家專注研發(fā)醫(yī)療、輔助機器人的非上市公司，位于日本茨城町。該公司將Sankai教授的發(fā)明以及他在筑波大學的實驗室商業(yè)化，該公司的旗艦產(chǎn)品是混合輔助肢體(HAL)，能夠通過皮膚解讀神經(jīng)信號，賦予或增強人類的運動機能。

　　中國機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢頭不可小覷，共有三個公司上榜

　　?NO.12 大疆創(chuàng)新科技有限公司(DJI)

　　大疆創(chuàng)新科技有限公司是一家專注與移動機器人的非上市公司，位于中國深圳市南山區(qū)。該公司為影視、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護、搜救與救援、能源基礎(chǔ)設(shè)施等專業(yè)領(lǐng)域制造無人機及其相關(guān)攝像系統(tǒng)。

　　?NO.18 富士康科技集團(FoxconnTechnology Group)

　　富士康科技集團是一家專注研發(fā)工業(yè)機器人的上市公司，位于中國***省臺北市。由郭臺銘于1974年，以7500美元創(chuàng)立了鴻海精密工業(yè)有限公司，即富士康科技集團的前身。

　　?NO.38 新松機器人自動化有限公司(SiasunRobot & Automation Co Ltd)

　　新松機器人自動化有限公司是一家專注開發(fā)工業(yè)機器人的上市公司，位于中國遼寧省沈陽市。主營業(yè)務(wù)為研究與開發(fā)工業(yè)機器人應(yīng)用以及自動生產(chǎn)線的裝配和測試。其應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋汽車、摩托車、工程機械、電子和電氣裝配等。許多國際知名企業(yè)自動化設(shè)備供應(yīng)商都向上海新松提供過設(shè)備，比如德爾福(DELPHI)、WEBSTO、采埃孚(ZF)、CONTINENTAL、SDS等等。

　　數(shù)據(jù)分析

　　2016年度RBR50名單總涵蓋11個國家，國家分布情況如下：加拿大(3)、中國(3)、丹麥(1)、德國(3)、印度(1)、以色列(1)、日本(9)、韓國(1)、瑞士(1)、英國(3)、美國(24)。

　　2015年度的RBR50名單總涵蓋11個國家，國家分布情況如下：加拿大(3)、丹麥(1)、法國(1)、德國(8)、日本(9)、韓國(1)、荷蘭(1)、瑞士(3)、中國***(1)、英國(3)、美國(19)。

　　經(jīng)比對發(fā)現(xiàn)，2016年美國新上榜5家公司，德國5家公司落榜，瑞士只存留1家公司，法國和荷蘭則完全落榜。同時也出現(xiàn)了一些新面孔，以色列、印度和中國。

　　可以從RBR50名單中看出，歐洲的機器人產(chǎn)業(yè)大有嚴重下滑的趨勢，亟需重振；印度的GreyOrange公司趕上了物流運輸業(yè)迅猛發(fā)展的大勢，其主打的移動機器人將在亞洲市場上有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＳ腄elphi,、Soil Machine Dynamics、Open Bionics三家公司上榜，令人驚訝的是，Open Bionics這家小公司已經(jīng)連續(xù)兩年登榜了；加拿大繼續(xù)憑借著Clearpath,、Robotiq和新Titan Medical三家公司保持著實力。

　　2015全球30%工業(yè)機器人賣到中國市場

　　無論是中國制造2025的提出還是工業(yè)4.0概念的深入傳播，都預(yù)示著我國制造業(yè)正在向著智能化、機械化方向邁進，工業(yè)機器人的快速發(fā)展就是其中最具代表性的一項產(chǎn)業(yè)。

　　銷售增速強勁

　　2015年中國市場銷量超過75000臺，同比增長36.6%，全球每售出3臺機器人，就有1臺賣到中國。

▲中國工業(yè)機器人市場（來源：CRIA）

▲2015年中國市場工業(yè)機器人銷量約占全球30%（來源：IFR）

▲中國工業(yè)機器人保有量占全球1/10（來源：IFR）

　　不同類型機器人銷量變化

　　在工業(yè)機器人類型方面，高端機器人增速加快。

▲2015國產(chǎn)機器人銷量占比（來源：CRIA）

　　在應(yīng)用領(lǐng)域方面，搬運上下料機器人仍居第一，占總銷量的53%，同比增長109%；焊接銷量占比19%，同比增長32%。

▲2015國產(chǎn)工業(yè)機器人應(yīng)用占比（來源：CRIA）

　　政策推動力度更大

　　中國制造2025中明確提出，到2020年工業(yè)機器人銷量達到15萬臺，保有量達到80萬臺。

▲中國制造2025重點領(lǐng)域技術(shù)路線圖（來源：工信部）

　　應(yīng)用行業(yè)越來越廣泛

　　機器人的應(yīng)用行業(yè)也是越來越廣泛，在低端產(chǎn)能加速擴張，如陶瓷衛(wèi)浴、家具制造、食品飲料、快消品、服飾鞋帽等；并進入到貨幣銀行、儀器儀表、生物制藥等新興領(lǐng)域。

▲2014年工業(yè)人機器人在各行業(yè)的銷售比例（來源：CRIA）

　　汽車行業(yè)

　　汽車行業(yè)仍是工業(yè)機器人的第一大應(yīng)用市場，其中零部件廠商需求大于整車廠，但要求較低。

▲主要國家汽車行業(yè)機器人密度比較（來源：IFR）

　　另外，新能源汽車快速發(fā)展帶來電池制造、換電站等新興需求也給工業(yè)機器人帶來了新的市場。

　　3C產(chǎn)業(yè)

　　3C產(chǎn)業(yè)是機器人密度最低的行業(yè)，但也是增長空間最大的行業(yè)。

▲2012年至2017年中國3C產(chǎn)業(yè)規(guī)模

▲中日韓三國3C產(chǎn)業(yè)機器人密度比較（來源：IFR）

▲國內(nèi)外工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)商一覽（來源：WIND）

　　未來10年機器人發(fā)展趨勢

　　機器人自身在變革，總體向更安全易用、更利于普及、更智能的方向發(fā)展。未來十年以下三大發(fā)展趨勢可以解決行業(yè)痛點，促進機器人真正普及，也蘊藏著巨大投資機會。

　　通用軟件平臺降低機器人行業(yè)門檻

　　電腦和智能手機的快速普及主要內(nèi)在動力就是通用的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，機器人也一樣。不同的機器人廠商使用的操作系統(tǒng)、中間件以及編程語言各有區(qū)別，，增加了使用成本和機器人應(yīng)用范圍。通用軟件平臺（操作系統(tǒng)）就是解決這一問題，讓使用機器人像使用智能手機一樣便利。

圖表1：常用機器人軟件開發(fā)平臺

　　通用軟件平臺大大降低了機器人的開發(fā)門檻，社區(qū)中的成熟軟件可以直接刷入機器人使用；未來配合3D打印技術(shù)，使小企業(yè)甚至個人也有機會成為機器人開發(fā)者。蘊含的機會在于，可能出現(xiàn)針對ROS系統(tǒng)的二次開發(fā)或者優(yōu)秀的應(yīng)用軟件，成為像智能手機APP那樣的“爆款”。

　　人機協(xié)作促進機器人普及，機器人走向融合的開端

　　人機協(xié)作是工業(yè)機器人發(fā)展的新形態(tài)，把人的智能和機器人的高效率結(jié)合在一起，共同完成作業(yè)；簡單來說就是“人”直接用“手”來操作機器人。人機協(xié)作是機器人進化的必然選擇，特點是安全、易用、成本低，普通工人可以像使用電器一樣操作它。

　　根據(jù)美國ABI Research的報告，2015年至2020年期間，協(xié)作機器人市場份額有望增長10倍，從接近9500萬美元升值到超過10億美元。將由以下三個主要市場驅(qū)動：電子制造和電子智造、中小型企業(yè)及尋求機器人優(yōu)化解決方案的企業(yè)。

圖表2：2014-2020E協(xié)作機器人出貨量預(yù)測

　　協(xié)作機器人結(jié)構(gòu)簡單，主要通過軟件整合來實現(xiàn)功能。硬件構(gòu)成主要是球形關(guān)節(jié)、反向驅(qū)動電機、力覺/視覺傳感器及更輕的材料，傳統(tǒng)的減速機等核心零部件未來將不再關(guān)鍵。目前協(xié)作機器人處于市場導(dǎo)入期，成本仍然較高，效率低，使用不如人意，主要機器人廠商推出各種協(xié)作機器人搶占入口，國內(nèi)企業(yè)有了跟外資站在同一起跑線的機會。新松、埃夫特、遨博智能2015年都推出了協(xié)作機器人。

　　機器視覺、深度學習讓機器人更智能

　　人工智能首先應(yīng)用于工業(yè)機器人領(lǐng)域，主要就是機器視覺和深度學習。

　　機器視覺是現(xiàn)有的機器人從自動化設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄軝C器的一個關(guān)鍵因素。最初是作為機器人的輔助工具，提高柔性和對工作環(huán)境的反饋，主要應(yīng)用于引導(dǎo)和定位、檢測和識別等，隨著工業(yè)大數(shù)據(jù)和深度學習的發(fā)展，未來將使機器視覺成為智能生產(chǎn)系統(tǒng)的主導(dǎo)，做出決策和預(yù)判斷。

　　2014年全球機器視覺規(guī)模持續(xù)走高，達到36.7億美元。主要分布在北美、德國、英國、日本、中國等地區(qū)和國家，其中中國占到8.1%；預(yù)計到2018年全球市場規(guī)模將達到50億美元。

圖表3：2007-2018年全球機器視覺市場規(guī)模

圖表4：2014機器視覺地區(qū)占比

　　深度學習推動機器人擺脫預(yù)編程序的束縛，真正走向智能化。深度學習使機器人可以像人一樣通過學習掌握新的技能，適應(yīng)未知的工作環(huán)境。深度學習在工業(yè)機器人的應(yīng)用分為三個層次，一、機器人通過試錯學會新技能；二、多臺共享經(jīng)驗提高學習效率；三、機器人可以預(yù)防并且自行修復(fù)故障。目前已經(jīng)到了第二個階段。

　　2016年是深度學習元年，深度學習走向商業(yè)化和開源。FANUC和人工智能初創(chuàng)企業(yè)Preferred Networks合作推出了深度學習機器人，無需工程師調(diào)試可自己學會挑選工件。ABB、豐田都在開發(fā)基于深度學習的工業(yè)產(chǎn)品，國際巨頭谷歌、facebook、特斯拉都宣布開源其深度學習服務(wù)。

圖表5：深度學習走向商業(yè)化和開源

　　機器視覺和深度學習使初創(chuàng)企業(yè)或者小企業(yè)也有機會跟大型企業(yè)平等對話，對機器人行業(yè)潛在的影響是顛覆性的。

　　結(jié)束語

　　這是一個「中國制造」向「中國智造」轉(zhuǎn)型的時代。機器人代替人去干一些重復(fù)性的事情，這樣才能推進科技進步，人才才會進入新行業(yè)，每一個人的生產(chǎn)價值才會提高。

　　前不久，作為全球第一大代工廠商富士康，在自動化探索的道路上給眾多企業(yè)敲響了「機器替代人」的號角。我們可以大膽地預(yù)測，未來十年工業(yè)機器人市場會更加廣闊，「機器替代人」會深入到各行各業(yè)，自動化轉(zhuǎn)型也會成為眾多企業(yè)發(fā)展的目標。