01協(xié)作機器人的誕生及發(fā)展

1.協(xié)作機器人的主要特點 顧名思義，協(xié)作機器人是指被設(shè)計成可以在協(xié)作區(qū)域（機器人和人類可以同時工作的區(qū)域）內(nèi)與人直接進行交互的機器人。與傳統(tǒng)的工業(yè)機器人相比，協(xié)作機器人具有安全、易用、靈活部署等顯著特點。 ? 在安全性方面，傳統(tǒng)的工業(yè)機器人需要安裝在防護圍欄或者其它屏障之內(nèi)，以避免對人員造成傷害，但這也極大地限制了工業(yè)機器人的應(yīng)用效果。而協(xié)作機器人設(shè)計的初衷就是為了提高機器人的安全性，降低機器人在生產(chǎn)過程中對人帶來傷害的風(fēng)險，將人的認知能力與機器人的效率結(jié)合在一起。為了實現(xiàn)人機協(xié)作的安全性，協(xié)作機器人一般采用輕量化設(shè)計，例如輕巧的體型、應(yīng)用內(nèi)骨骼設(shè)計方式等限制運行速度和電機功率；應(yīng)用力矩傳感器、安全皮膚、碰撞檢測等技術(shù)和方式，能夠感知周圍的環(huán)境，并根據(jù)環(huán)境的變化改變自身動作行為，可以在特定區(qū)域內(nèi)安全地與人進行直接的交互和接觸。 ??在易用性方面，協(xié)作機器人通過拖拽示教、可視化編程等方式，大大降低了操作者的專業(yè)要求。即使無編程經(jīng)驗的操作人員也能非常容易地對協(xié)作機器人進行編程與調(diào)試。而早期的工業(yè)機器人，通常都需要專業(yè)人員使用專業(yè)的機器人仿真與編程軟件進行仿真、模擬，定位調(diào)試與校準，編程門檻較高，編程周期也較長。 ??在靈活性方面，傳統(tǒng)的工業(yè)機器人多為固定式安裝，執(zhí)行的任務(wù)和作業(yè)范圍相對受限。而協(xié)作機器人輕便小巧，安裝快捷，不僅能在狹小的空間中工作，而且輕量化、模塊化，高集成度的設(shè)計也使其易拆卸、易轉(zhuǎn)運，能夠重新部署在多個應(yīng)用中，且耗時較短、無需改動布局。而且，協(xié)作機器人可與移動機器人組合，形成移動協(xié)作機器人，實現(xiàn)更大的作業(yè)范圍，滿足更多復(fù)雜應(yīng)用場景的需求。 然而，由于產(chǎn)品定位的原因，協(xié)作機器人也有明顯的缺點。比如，與傳統(tǒng)工業(yè)機器人相比，協(xié)作機器人運行速度較慢、重復(fù)精度較低，負載也較小。在運行速度方面，由于協(xié)作機器人須確保安全性，其電機需要兼顧安全保護的功能，因此協(xié)作機器人的運行速度較慢，通常只有傳統(tǒng)工業(yè)機器人的三分之一到二分之一。對于一些優(yōu)先追求速度的應(yīng)用場景，協(xié)作機器人可能并不能很好地勝任這些任務(wù)。在精度方面，由于多軸靈活性的需求及自身的重量限制，協(xié)作機器人在運行結(jié)束后容易出現(xiàn)一定的抖動情況。雖然近年來各大協(xié)作機器人廠商都在不斷提升精度，但是重復(fù)精度與傳統(tǒng)工業(yè)機器人相比仍然存在差距。在負載方面，當(dāng)前市面上協(xié)作機器人負載主要在0.5kg~20kg，而傳統(tǒng)工業(yè)機器人最大負載可達數(shù)百公斤甚至數(shù)噸。

2.協(xié)作機器人的發(fā)展歷程 協(xié)作機器人的概念最早是由美國西北大學(xué)的兩位教授J.Edward Colgate和Michael Peshkin于1996年提出。這一概念的提出，是基于1995年通用汽車基金會(General Motor Foundation)贊助的一個項目，試圖找到一種方法使機器人變得足夠安全，以便可以和工人協(xié)同工作。然而，世界第一臺協(xié)作機器人卻并不是在美國誕生，而是誕生于丹麥。 2008年，丹麥優(yōu)傲機器人（Universal Robots）推出了全球第一個實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用的協(xié)作機器人UR5，這讓任何人操作機器人手臂成為現(xiàn)實，也彰示了全球范圍內(nèi)出現(xiàn)真正意義上的協(xié)作機器人。優(yōu)傲也由此成為協(xié)作機器人的鼻祖，并引領(lǐng)著協(xié)作機器人行業(yè)的發(fā)展。 圖1 UR5協(xié)作機器人處理塑料部件的膠水分配工作（圖源：優(yōu)傲機器人） ? 在2012—2015年間，國外協(xié)作機器人品牌風(fēng)起云涌，Rethink Robotics、庫卡（Kuka）、ABB、發(fā)那科（Fanuc）、安川（Yaskawa）等廠商相繼推出協(xié)作機器人產(chǎn)品。此時的國內(nèi)市場仍還處于早期階段。 自2015年起，我國本土協(xié)作機器人廠商開始涌現(xiàn)。新松、遨博、達明、節(jié)卡、越疆、艾利特、珞石、思靈等國產(chǎn)協(xié)作機器人品牌廠商開始嶄露頭角。而且，隨著下游需求持續(xù)釋放，新興廠商的涌入，協(xié)作機器人賽道熱度持續(xù)升溫，眾多資本也開始關(guān)注協(xié)作機器人賽道。 然而，協(xié)作機器人市場發(fā)展并非一帆風(fēng)順，例如曾經(jīng)紅極一時的Rethink公司，就于2018年宣布歇業(yè)，其大部分資產(chǎn)和全部專利被德國HAHN集團并購。

02 2022年中國協(xié)作機器人市場概覽

我國作為全球最大的工業(yè)機器人應(yīng)用市場，近年來在國家大力發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)以及下游行業(yè)對工業(yè)機器人應(yīng)用的需求不斷攀升等因素的驅(qū)動之下，工業(yè)機器人產(chǎn)銷量與市場規(guī)模不斷擴大，工業(yè)機器人密度也不斷提升。而在國內(nèi)工業(yè)機器人市場發(fā)展整體向好，產(chǎn)銷量、市場規(guī)模及密度節(jié)節(jié)攀升的同時，作為垂直細分領(lǐng)域的協(xié)作機器人市場，也同樣保持著良好的發(fā)展態(tài)勢，不僅市場規(guī)模持續(xù)擴大，也形成了“百花齊放”的市場競爭格局。此外，資本市場對協(xié)作機器人領(lǐng)域的投資也持續(xù)保持活躍。

1.銷量迅速增長，市場規(guī)模持續(xù)擴大 在銷量及市場規(guī)模方面，高工機器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2021年中國協(xié)作機器人銷量為18623臺，同比增長87.62%；市場規(guī)模達到20.39億元，同比增長76.84%，增長顯著。其中，2016—2021年，中國協(xié)作機器人銷量及市場規(guī)模年均復(fù)合增長率分別為51.94%和41.46%。

注：上述數(shù)據(jù)不包含桌面型協(xié)作機械臂 圖2 2016—2021年中國協(xié)作機器人市場規(guī)模 數(shù)據(jù)來源：高工機器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII） 結(jié)合歷年銷量及市場規(guī)模情況，以及協(xié)作機器人市場主要廠商公布的2022年成績單及其對2023年的市場預(yù)期進行分析，2022年中國協(xié)作機器人銷量及市場規(guī)模或?qū)⒗^續(xù)保持增長，且這一增長態(tài)勢在2023年也將得到延續(xù)。 近年來中國協(xié)作機器人市場持續(xù)保持增長，其主要原因包括： ①協(xié)作機器人適應(yīng)了柔性自動化以及生產(chǎn)設(shè)備安全性需求。制造業(yè)的生產(chǎn)制造模式正從單一化、規(guī)?；蚨嗥贩N、小批量轉(zhuǎn)變，這要求生產(chǎn)制造更加柔性化，同時對生產(chǎn)設(shè)備安全性的需求進一步提高。協(xié)作機器人安全可靠、安裝快捷，且能靈活部署，有效滿足了柔性自動化以及生產(chǎn)設(shè)備安全性需求，支持柔性化生產(chǎn)方式。 ②協(xié)作機器人價格持續(xù)走低，導(dǎo)入門檻不斷降低，更有不少協(xié)作機器人廠商推出經(jīng)濟型協(xié)作機器人產(chǎn)品。 ③與傳統(tǒng)工業(yè)機器人相比，協(xié)作機器人部署成本低，且投資回報期短，應(yīng)用端對協(xié)作機器人認知度及認可度不斷提高。 ④疫情加速制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級步伐，企業(yè)對于智能制造、人機協(xié)同、柔性化制造的轉(zhuǎn)型需求提升，同時疫情也推動了無接觸式服務(wù)，這些都促使輕量靈活的協(xié)作機器人銷量快速增長。 ⑤協(xié)作機器人向非工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域拓展，并開始批量出貨。

2.入局者眾多，協(xié)作機器人市場“百花齊放” 在市場競爭格局方面，根據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全球范圍內(nèi)的協(xié)作機器人廠商已達到112家。其中，國際廠商達到36家，這些國際廠商絕大多數(shù)都活躍于中國市場；國產(chǎn)本土廠商達到76家。目前，中國協(xié)作機器人市場正呈現(xiàn)出“百花齊放”的局面。 整體來看，中國協(xié)作機器人市場的入局者中，主要可以分為六大類： ? 一是協(xié)作機器人領(lǐng)導(dǎo)廠商，以優(yōu)傲機器人為代表； ??二是傳統(tǒng)的六軸工業(yè)機器人廠商，比如ABB、發(fā)那科（Fanuc）、庫卡（Kuka）、安川（Yaskawa）、埃夫特、配天機器人、華數(shù)機器人等； ??三是專注于協(xié)作機器人細分市場的新興創(chuàng)業(yè)公司，比如節(jié)卡、遨博、越疆、達明等； ??四是工業(yè)機器人核心零部件廠商，比如，機器人控制系統(tǒng)廠商成都卡諾普推出了CRP-RC08-05六軸輕型負載機器人； ??五是其它細分品類的工業(yè)機器人廠商。比如，國產(chǎn)SCARA機器人廠商李群自動化推出MS6協(xié)作機器人。 ??六是工業(yè)機器人領(lǐng)域的“跨界競爭者”。比如，格力、大族激光等都已跨界進入工業(yè)機器人領(lǐng)域，并推出協(xié)作機器人產(chǎn)品。其中，大族激光旗下的大族機器人成立于2017年，目前已形成了包括 Elfin系列協(xié)作機器人、升級款Elfin-P系列協(xié)作機器人、MAiRA多感知智能機器人助手、STAR復(fù)合機器人等豐富的協(xié)作機器人產(chǎn)品系列。 根據(jù)總部所處地域的不同，也可將這些中國協(xié)作機器人市場的入局者，分為歐美系、日韓系和國產(chǎn)系等。其中，歐美系廠商主要以丹麥優(yōu)傲機器人、丹麥Kassow Robots、瑞士ABB、瑞士史陶比爾、德國庫卡、德國HAHN Group（收購了作為協(xié)作機器人鼻祖之一的Rethink Robotics的大部分知識產(chǎn)權(quán)）、意大利柯馬、美國Brooks Automation等為代表；日韓系廠商主要以日本的發(fā)那科、安川、川崎、三菱電機、電裝、愛普生、歐姆龍以及韓國的紐祿美卡、斗山機器人、韓華機器人等為代表。國產(chǎn)系則主要以中科新松、節(jié)卡機器人、遨博機器人、越疆機器人、艾利特機器人、珞石機器人、大族機器人、達明機器人等為代表。 表1 國際協(xié)作機器人廠商 （e-works整理，按廠商名稱英文首字母排序）

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表2 國內(nèi)本土協(xié)作機器人廠商 （e-works整理，按廠商名稱拼音首字母排序）

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3.投融資火熱，億元級融資事件表現(xiàn)活躍 從投融資市場來看，近年來，協(xié)作機器人領(lǐng)域投融資持續(xù)火熱，融資規(guī)模持續(xù)擴大。在資本的持續(xù)助推下，協(xié)作機器人已然成為當(dāng)下最受資本青睞的賽道之一。根據(jù)e-works不完全統(tǒng)計，2022年中國協(xié)作機器人市場共發(fā)生13起，融資總規(guī)模超過50億元人民幣。 表3 2022年中國協(xié)作機器人市場投融資事件

值得一提的是，2022年全年協(xié)作機器人領(lǐng)域億元級融資事件表現(xiàn)活躍，億元人民幣以上投融資事件達到9起。其中，鎂加科技宣布于2022年6月完成約3億美元C輪融資，以及節(jié)卡機器人于2022年7月宣布完成約10億元人民幣D輪融資，創(chuàng)下了協(xié)作機器人領(lǐng)域融資金額新高。 而且，部分協(xié)作機器人廠商已于近期啟動上市程序。其中，活躍于中國市場的韓國協(xié)作機器人廠商紐祿美卡（Neuromeka）已于2022年11月成功在韓國柯斯達克（KOSDAQ）上市；國產(chǎn)本土協(xié)作機器人廠商節(jié)卡機器人、越疆機器人已于近期啟動上市輔導(dǎo)。 03 中國協(xié)作機器人 市場發(fā)展及應(yīng)用特點 ? ? 協(xié)作機器人掃除了人機協(xié)作的障礙，讓機器人徹底擺脫圍欄的束縛，憑其開創(chuàng)性的產(chǎn)品性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，開啟了機器人發(fā)展的新時代。近年來，隨著優(yōu)傲機器人（Universal Robots）、斗山機器人（Doosan Robotics）、紐祿美卡（Neuromeka）等為代表的國際協(xié)作機器人廠商進入中國市場，以及國內(nèi)崛起一批以節(jié)卡機器人、大族機器人、艾利特、越疆機器人等為代表的協(xié)作機器人廠商，積極布局和深耕協(xié)作機器人市場，我國協(xié)作機器人市場正處于快速發(fā)展階段。當(dāng)前，我國協(xié)作機器人市場發(fā)展及應(yīng)用正呈現(xiàn)出以下特點：

1.產(chǎn)品類型多樣，以六軸協(xié)作機器人最為常見 目前，市面上的協(xié)作機器人產(chǎn)品比較多樣化。根據(jù)機器人結(jié)構(gòu)以及軸數(shù)的不同，可以將協(xié)作機器人分為多種類型。從結(jié)構(gòu)上來看，既有單臂協(xié)作機器人，也有雙臂協(xié)作機器人。與單臂協(xié)作機器人相比，雙臂協(xié)作機器人具有更高的靈活性和可操作性，通過雙臂協(xié)同作業(yè)，可完成單臂不便完成的任務(wù)，可應(yīng)用范圍更加廣泛。

圖3 單臂協(xié)作機器人和雙臂協(xié)作機器人（圖源：大族機器人、新松） 根據(jù)軸數(shù)分類，目前協(xié)作機器人主要可分為四軸協(xié)作機器人、六軸協(xié)作機器人以及七軸協(xié)作機器人。其中，四軸協(xié)作機器人是在SCARA機器人基礎(chǔ)上衍生出的一個品類，也被稱為協(xié)作型SCARA機器人，在具備協(xié)作機器人高精度、輕便、安全可靠、操作簡便等優(yōu)點的同時，也具有一定成本優(yōu)勢。比如，慧靈科技推出的四軸Z-Arm機械臂，作為協(xié)作型SCARA機器人，將SCARA機器人的價格降低了50%以上。 六軸協(xié)作機器人最為常見也最為常用，其運動方式類似于人類手臂的運動，具備完整的自由度，能夠到達空間中的任意點，具有較好的通用性，被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)中。 七軸協(xié)作機器人在六軸協(xié)作機器人的基礎(chǔ)上增加了額外的軸，能夠允許機器人躲避某些特定的目標，便于末端執(zhí)行器到達特定的位置，可以更加靈活穩(wěn)定地適應(yīng)某些特殊工作環(huán)境。同時，冗余自由度不僅能改善協(xié)作機器人運動軌跡，規(guī)劃問題，還能通過力矩分配使薄弱環(huán)節(jié)承受合理的力矩，提高協(xié)作機器人穩(wěn)定性。

圖4 四軸、六軸及七軸協(xié)作機器人（圖源：慧靈科技、海默機器人、大族機器人） 此外，為了滿足在更多場景的應(yīng)用，協(xié)作機器人的種類也在不斷豐富。比如，在產(chǎn)品負載方面，除了中小負載協(xié)作機器人產(chǎn)品，協(xié)作機器人廠商也紛紛推出更大和更小負載的協(xié)作機器人產(chǎn)品。

2.在中小負載的基礎(chǔ)上，推出更大和更小負載的協(xié)作機器人 ? 作為工業(yè)機器人的細分品類之一，協(xié)作機器人主打“輕量化、小型化、人機協(xié)作”。這是因為，與人類在同一個空間內(nèi)一起安全地工作，是協(xié)作機器人的重中之重，協(xié)作機器人越是體積小自重輕，越是能確保安全性與空間效率。因此，在產(chǎn)品負載方面，早期的協(xié)作機器人負載通常小于10kg。但是，情況也在發(fā)生改變——近年來協(xié)作機器人產(chǎn)品也朝著更大負載和超輕負載兩個方向發(fā)展。 一方面，協(xié)作機器人廠商紛紛推出更大負載的協(xié)作機器人產(chǎn)品。比如，丹麥優(yōu)傲機器人于2022年6月發(fā)布了有效載荷達20kg的工業(yè)協(xié)作機器人UR20。作為優(yōu)傲首款面向下一代的工業(yè)協(xié)作機器人產(chǎn)品，UR20的主要優(yōu)勢在于其在大幅提高了協(xié)作機器人有效負載的同時，保留了優(yōu)傲機器人一直以來的靈活易用性、安全等特點，同時保持了高精度，其重復(fù)精度為±0.05mm，在點膠、焊接等高精度場景中表現(xiàn)出色。 ? 韓國斗山機器人（Doosan Robotics）推出的H-SERIES大負載協(xié)作機器人，負載最大可達25kg，扭矩傳感器獲得全球安全認證最高等級，可實現(xiàn)精準安全的作業(yè)。此外，國產(chǎn)本土協(xié)作機器人廠商包括新松、珞石、遨博、達明、泰科智能等也都推出了負載20kg及以上的協(xié)作機器人產(chǎn)品。比如，新松于2023年2月發(fā)布的DUCO多可大負載協(xié)作機器人GCR25-1800，有效負載可達25kg。 另一方面，超輕負載的協(xié)作機器人也在崛起。近年來，有多家廠商推出了以500g負載為代表的小型桌面協(xié)作機器人。比如，ABB推出的Yumi單臂協(xié)作機器人，日本電裝（DENSO）推出的人機協(xié)作機器人COBOTTA，越疆機器人推出的輕量型協(xié)作機械臂Magician，有效負載均只有500g。 ? 近年來協(xié)作機器人廠商也紛紛推出更大負載和超輕負載的協(xié)作機器人產(chǎn)品，主要驅(qū)動因素在于適配更多的應(yīng)用場景。協(xié)作機器人的負載與其應(yīng)用場景緊密相關(guān)：輕負載協(xié)作機器人（有效負載3-7kg）多用于3C電子、醫(yī)療、新零售等行業(yè)；中大負載協(xié)作機器人（有效負載7-20kg）以及超大負載協(xié)作機器人（有效負載在20kg以上）則多用于裝配、搬運、碼垛、包裝等場景中。而超輕負載協(xié)作機器人（有效負載小于3kg）多用于分揀、點膠、涂膠、測試等場景。而且，推出更大負載和超輕負載的協(xié)作機器人，也是部分協(xié)作機器人廠商的商業(yè)策略所在。雖然近年來中國乃至全球的協(xié)作機器人銷量和市場規(guī)模不斷擴大，但是，從整體來看，協(xié)作機器人的出貨量和市場規(guī)模仍然不大，而且也面臨著與小六軸機器人等機器人產(chǎn)品的競爭，因此協(xié)作機器人廠商需要通過推出更大及更小負載的協(xié)作機器人產(chǎn)品，擴充應(yīng)用場景，以提升協(xié)作機器人出貨量，做大市場規(guī)模。

3.推出移動協(xié)作機器人產(chǎn)品，解鎖更多復(fù)雜應(yīng)用場景 除了推出更大和更小負載的協(xié)作機器人產(chǎn)品，近年來協(xié)作機器人廠商也紛紛推出移動協(xié)作機器人（也稱“復(fù)合機器人”）產(chǎn)品，將協(xié)作機器人與移動機器人相結(jié)合，同時融入機器視覺等技術(shù)，“腦、眼、手、腳”協(xié)同，使協(xié)作機器人能夠更自由地移動，大大地增強機器人作業(yè)可達范圍，從而能夠滿足更多復(fù)雜應(yīng)用及細分場景的需求。 比如，優(yōu)傲機器人早在2020年2月就宣布與兄弟公司名傲移動機器人（Mobile Industrial Robots，簡稱MiR）在丹麥歐登塞共同投資建立協(xié)作機器人中心，強強聯(lián)手開拓復(fù)合機器人市場。優(yōu)傲協(xié)作機器人和MiR自主移動機器人組成的復(fù)合機器人，依賴多重傳感器安全系統(tǒng)并通過規(guī)劃算法主動預(yù)測、識別路況，及時避障，從而實時微調(diào)行駛路線，完成各個工站的上下料和物料轉(zhuǎn)移工作。而且，優(yōu)傲的其它合作伙伴也基于優(yōu)傲協(xié)作機器人產(chǎn)品推出了復(fù)合型機器人產(chǎn)品。比如，優(yōu)傲在中國市場首家提供“交鑰匙”解決方案的合作伙伴——蘇州拓德科技推出的了nCobot系列協(xié)作復(fù)合機器人，將優(yōu)傲的協(xié)作機器人手臂與自主移動機器人（AMR）深度集成，由協(xié)作機器人手臂充當(dāng)“手”的功能，由AMR充當(dāng) “腿”的功能，并結(jié)合夾爪、攝像頭等組件，使機器人能夠便捷地穿梭在指定位置之間執(zhí)行抓取、碼垛、檢測、插入等豐富的指令，進一步豐富了機器人的應(yīng)用場景。 ? 再如，大族機器人推出的STAR復(fù)合機器人，由自主研發(fā)的協(xié)作機器人Elfin與移動機器人MAV組合而成，它結(jié)合機械臂、移動機器人MAV、視覺系統(tǒng)、力控夾爪等進行移動操作，實現(xiàn)對物料的抓取、搬運、裝配、檢測等功能應(yīng)用，并根據(jù)客戶現(xiàn)場使用環(huán)境匹配相應(yīng)的調(diào)度系統(tǒng)，對接客戶MES等系統(tǒng)，實現(xiàn)靈活調(diào)度、快速部署和穩(wěn)定作業(yè)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于無人送餐、無人工廠、倉儲物流、3C電子等領(lǐng)域及場景。 ? 此外，包括庫卡（Kuka）、發(fā)那科（Fanuc）、新松、節(jié)卡、遨博、越疆、達明、海默機器人、集萃智造等廠商也都推出了移動協(xié)作機器人產(chǎn)品，能廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、機床加工、3C電子、日化制造、電力、餐飲、物流等行業(yè)，用于完成不同工序間物料轉(zhuǎn)運與上下料、物料分揀、餐飲和藥品配送、電力巡檢以及檔案管理等工作。

4.智能化技術(shù)加持，從“人機協(xié)作”邁向“人機共融” “人機共融”是新一代機器人的本質(zhì)特征，是全球機器人領(lǐng)域研發(fā)創(chuàng)新的主要方向。“人機共融”可定義為在同一空間內(nèi)，充分利用人和機器人的差異性與互補性，通過人機個體間的融合、人機群體間的融合、人機融合后的共同演進，實現(xiàn)人機共融共生、人機緊密協(xié)調(diào)，自主完成感知與計算。當(dāng)前，隨著視覺技術(shù)、力控技術(shù)、人工智能等技術(shù)融入?yún)f(xié)作機器人產(chǎn)品之中，協(xié)作機器人的智能化程度不斷提高，并從“人機協(xié)作”邁向“人機共融”。 比如，優(yōu)傲機器人搭配力矩傳感器，傳感器通過向機器人發(fā)送力矩的數(shù)據(jù)，使其可以動態(tài)調(diào)整路徑，機械抓手也因此有了如同人類的觸覺感知，能夠更理想地復(fù)制人類雙手的動作和靈巧性，從而更好地執(zhí)行產(chǎn)品驗證和測試、精密及復(fù)雜性高的裝配組裝、表面拋光和打磨等精細作業(yè)任務(wù)。而且，通過UR+平臺集成創(chuàng)新夾具與視覺，即使在非結(jié)構(gòu)環(huán)境中，優(yōu)傲協(xié)作機器人也能識別、拾取各種物體，部署于復(fù)雜度更高的自動化流程中。 ? 大族機器人推出的“新一代多感知智能機器人助手”MAiRA，在安全性方面，搭載了大族機器人自主研發(fā)的視覺、力矩、聲控、觸控等傳感器，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，可自動檢測協(xié)作人的作業(yè)路徑與距離，并智能進行降速、等待、避開、重構(gòu)軌跡等友好反應(yīng)，可有效避免傷害發(fā)生；在智能化方面，高度集成了新型傳感器，并在控制系統(tǒng)和應(yīng)用中實現(xiàn)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、高靈敏安全檢測等特性。據(jù)介紹，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)、機器視覺、生物識別、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)的日益成熟，MAiRA也將持續(xù)迭代，成為集人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)于一身的綜合體，具備更高的自主判斷、感知、學(xué)習(xí)、分析決策和人機交互能力。 ? 此外，節(jié)卡發(fā)布的All-in-one共融系列協(xié)作機器人，可實現(xiàn)人機共融環(huán)境中各種復(fù)雜工況條件下，機器人與現(xiàn)場工作人員安全共融的協(xié)作生產(chǎn)。集萃智造協(xié)作機器人突破了多模態(tài)傳感器與碰撞檢測的信息融合的關(guān)鍵技術(shù)，可實現(xiàn)人機共融混合作業(yè)。

5.應(yīng)用場景豐富，并從工業(yè)制造拓展到商業(yè)服務(wù)等領(lǐng)域 近年來，隨著協(xié)作機器人工藝包的持續(xù)開發(fā)，協(xié)作機器人能實現(xiàn)的應(yīng)用已非常豐富。在工業(yè)制造領(lǐng)域，協(xié)作機器人的應(yīng)用行業(yè)包括汽車及零部件、3C電子、半導(dǎo)體、新能源、家電、廚衛(wèi)潔具、日化、化纖、食品飲料、醫(yī)藥、金屬加工等行業(yè)，能夠完成諸如設(shè)備維護、抓取和放置、上下料、工序間轉(zhuǎn)運、螺絲鎖付、裝配、涂膠、噴涂、注塑、鉚接、粘接、包裝、碼垛、拋光打磨、焊接、質(zhì)量檢測等工作。 而且，由于具有安全易用，靈活智能等先天優(yōu)勢，協(xié)作機器人也打破了傳統(tǒng)機器人應(yīng)用場景的邊界，從工業(yè)制造向商業(yè)服務(wù)、醫(yī)療健康、科研教育、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖等領(lǐng)域快速拓展，在越來越多的場景中得到落地。比如，在新零售/餐飲，協(xié)作機器人可用于盲盒抓取、制作咖啡/冰淇淋/奶茶、制作油炸食品、調(diào)酒、無人取貨、無接觸配餐等。在醫(yī)療健康領(lǐng)域，協(xié)作機器人可用于艾灸、理療、按摩、遠程手術(shù)和輔助手術(shù)、康復(fù)訓(xùn)練、防疫檢疫、試劑搬運及檢測等。而且，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，協(xié)作機器人可用于農(nóng)作物監(jiān)測、清除雜草和果蔬采摘等。 表4 協(xié)作機器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域與場景 （來源：e-works整理）

此外，值得一提的是，協(xié)作機器人可在多種功能場景中快速切換，不僅支持人機協(xié)作，也支持多機器人協(xié)作方式，實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)作業(yè)。比如，雙協(xié)作機器人搭配，可共同完成螺絲擰緊、汽車白車身除塵等作業(yè)任務(wù)。在果蔬采摘場景中，六自由度雙臂協(xié)作機器人與運輸機器人協(xié)同作業(yè)，可實現(xiàn)蘋果的采摘與運輸。 當(dāng)然，多機器人協(xié)作還有諸多應(yīng)用，且并不僅局限于協(xié)作機器人之間，以及協(xié)作機器人與其它機器人的協(xié)作，也包括傳統(tǒng)工業(yè)機器人之間的協(xié)作等。比如，安川機器人就曾展示過商用車白車身焊接及噴涂工位的多工業(yè)機器人協(xié)同應(yīng)用等。在商用車白車身噴涂工位，安川機器人展示了利用噴涂機器人、開門機器人等四款不同的機器人共同完成車身的噴涂作業(yè)；而在商用車白車身的焊接工位，同樣也是在一個工位內(nèi)配置多種類型的機器人，完成搬運、點焊以及弧焊作業(yè)。 ?

6.從“造產(chǎn)品”到“建生態(tài)”，積極打造協(xié)作機器人生態(tài)圈 由于機器人系統(tǒng)的開發(fā)涉及硬件、軟件、應(yīng)用程序、傳感器和接口等方方面面，必須依靠生態(tài)的力量才能夠針對各場景方便地實現(xiàn)功能拓展。因此，近年來協(xié)作機器人廠商在不斷研發(fā)新產(chǎn)品，擴展協(xié)作機器人產(chǎn)品品類，以滿足多元化應(yīng)用需求的同時，也在積極協(xié)同核心零部件、機器視覺、傳感器、末端執(zhí)行器、附件及軟件、系統(tǒng)集成、AGV/AMR制造商等上下游企業(yè)，共同構(gòu)建協(xié)作機器人生態(tài)圈，打造協(xié)作機器人軟硬件生態(tài)體系、系統(tǒng)和解決方案，以實現(xiàn)協(xié)作機器人的即插即用、靈活擴展與快速部署，進而更好地服務(wù)于客戶，加速協(xié)作機器人的應(yīng)用落地，實現(xiàn)更廣泛行業(yè)的應(yīng)用。 比如，作為協(xié)作機器人的鼻祖和領(lǐng)導(dǎo)廠商，優(yōu)傲機器人早在2016年就推出了“UR+”生態(tài)系統(tǒng)，這是全球首個針對優(yōu)傲協(xié)作機械臂，用于第三方末端執(zhí)行器解決方案和其他附加組件的生態(tài)系統(tǒng)，能夠使優(yōu)傲機器人及其合作伙伴重點關(guān)注各自最擅長的領(lǐng)域，激發(fā)創(chuàng)造力，并盡可能提供極高質(zhì)量的UR協(xié)作式機器人末端執(zhí)行器和附加組件，使客戶從中受益。目前，“UR+”生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)匯聚了包括末端工具組件、套裝、軟件及應(yīng)用制造商、認證集成商和分銷商等在內(nèi)的1100多家合作伙伴。優(yōu)傲每個型號的協(xié)作機器人產(chǎn)品，都可與UR+生態(tài)系統(tǒng)中的末端執(zhí)行器、軟件、附件和應(yīng)用套裝無縫搭配，即插即用。在中國，UR+生態(tài)也持續(xù)發(fā)展，如今提供超過230種組件產(chǎn)品，近20種應(yīng)用套件，以及成熟的標準解決方案，這些生態(tài)產(chǎn)品覆蓋焊接、碼垛、機器看護、鎖緊、裝配、質(zhì)量檢測、涂膠、拾取、搬運、拋光等主要應(yīng)用。 ? 此外，其它國際廠商如庫卡、斗山機器人等，國產(chǎn)本土協(xié)作機器人廠商如大族機器人、節(jié)卡機器人、珞石機器人、艾利特機器人、遨博機器人、越疆機器人、海默機器人、睿爾曼智能等，也都在跟進，紛紛聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，基于自身的協(xié)作機器人產(chǎn)品，構(gòu)建協(xié)作機器人軟硬件生態(tài)體系，以滿足各式應(yīng)用領(lǐng)域的使用要求，為客戶提供即插即用的一站式解決方案。

7.國產(chǎn)本土廠商成長迅速，紛紛競逐國際市場 近年來，國產(chǎn)本土協(xié)作機器人廠商成長迅速，主要以節(jié)卡機器人、大族機器人、越疆機器人、遨博機器人等為代表。公開報道顯示，遨博機器人2022年度的產(chǎn)銷量均超過萬臺。2022年11月，遨博機器人中標比亞迪公司700臺“擰螺絲”協(xié)作機器人訂單，這是協(xié)作機器人在全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)首個批量訂單。而且，遨博機器人還于2023年1月與比亞迪續(xù)簽了7500臺協(xié)作機器人訂單。越疆機器人官網(wǎng)顯示，目前其累計售出機器人已超過6.8萬臺。大族機器人和節(jié)卡機器人的出貨量在中國市場也名列前茅。 與此同時，得益于技術(shù)的不斷突破與全球化品牌形象的建立，從國內(nèi)市場開始逐步崛起的國產(chǎn)本土協(xié)作機器人廠商也積極走出國門，加速布局海外市場，“出海”隊伍越來越龐大。目前，協(xié)作機器人出口的主要廠商有大族機器人、節(jié)卡機器人、越疆機器人、遨博機器人、達明機器人、新松、慧靈科技、艾利特機器人、非夕科技、珞石機器人等。 其中，大族機器人的產(chǎn)品已遠銷全球100多個國家和地區(qū)，并于2019年在德國斯圖加特成立了子公司Neura Robotics。作為全球化戰(zhàn)略的一部分，大族機器人近年來也前往韓國、日本、印度、美國、墨西哥、保加利亞、西班牙、意大利等國家，參加當(dāng)?shù)赜杏绊懥Φ恼箷故酒鋮f(xié)作機器人系列產(chǎn)品及在各行業(yè)積累的成熟應(yīng)用，以此來拓展國際市場。新松多可（DUCO）系列協(xié)作機器人等產(chǎn)品通過了CE和SEMI認證，廣泛應(yīng)用于汽車、能源、半導(dǎo)體、3C、食品藥品、教育科研等多個行業(yè)，并已出口到東南亞、北美、歐洲等數(shù)十個國家與地區(qū)。

04 中國協(xié)作機器人市場發(fā)展與應(yīng)用展望

1.市場繼續(xù)保持增長，銷量及市場規(guī)模進一步擴大 中國作為全球最大、增長最快的工業(yè)機器人應(yīng)用市場，市場空間與前景廣闊。然而，目前協(xié)作機器人作為工業(yè)機器人的細分品類之一，產(chǎn)銷量占整個工業(yè)機器人市場的比例還較小。一方面，隨著勞動力成本的持續(xù)上漲和有效勞動力不足問題凸顯，以及制造企業(yè)柔性制造的需求增加，另一方面隨著協(xié)作機器人的性價比的進一步提升，企業(yè)應(yīng)用協(xié)作機器人的成本的進一步降低，以及協(xié)作機器人應(yīng)用向醫(yī)療大健康、新零售、餐飲等領(lǐng)域的拓展，未來中國協(xié)作機器人市場將繼續(xù)保持增長，銷量及市場規(guī)模將進一步擴大。 這一判斷在一些市場研究機構(gòu)的報告中也得到了驗證。Interact Analysis曾作出預(yù)測指出，到2026年全球協(xié)作機器人市場將繼續(xù)強勁增長，年增長率保持在20%以上；而且，按出貨量計算，到2026年中國市場占全球市場的份額將達到54.4%，中國市場的增長率將達到29%，為全球最高。GGII預(yù)測，作為協(xié)作機器人的主戰(zhàn)場之一，2026年中國協(xié)作機器人市場銷量有望突破10萬臺。

2.應(yīng)用領(lǐng)域與場景將進一步拓展，并應(yīng)用于更多的中小企業(yè) 當(dāng)前，我國制造業(yè)正加快轉(zhuǎn)型升級發(fā)展，3C、鋰電、光伏、半導(dǎo)體等行業(yè)產(chǎn)能穩(wěn)步擴張，柔性自動化、智能化制造趨勢特征明顯，與此同時，新消費、新零售、新餐飲等商業(yè)業(yè)態(tài)興起，催生了更加多元化的機器人研發(fā)與應(yīng)用需求，將有力推動協(xié)作機器人應(yīng)用領(lǐng)域與場景的進一步拓展。 而且，協(xié)作機器人具有小巧靈活、成本低、部署快，以及無需對現(xiàn)有布局進行整體改造等特征，非常適用于想要使用工業(yè)機器人但任務(wù)更簡單、預(yù)算更少的中小企業(yè)。隨著協(xié)作機器人已在各個領(lǐng)域有成熟落地案例，市場對協(xié)作機器人的接受度不斷提高，未來將會有更多的協(xié)作機器人在中小企業(yè)中得到應(yīng)用。

3.協(xié)作機器人品類更加豐富，產(chǎn)品邊界越來越模糊 一般認為，協(xié)作機器人是指能與人類在共同工作空間中協(xié)同工作的機器人，由執(zhí)行機構(gòu)、一體化關(guān)節(jié)和控制系統(tǒng)組成。而且，為了確定人機協(xié)作應(yīng)用的安全方法，國際標準化組織ISO/TC 184/SC2 WG3接受委托并編制了ISO/TS?15066技術(shù)規(guī)范“機器人和機器人設(shè)備--協(xié)同工業(yè)機器人”。規(guī)范里詳細定義了協(xié)作機器人的四種協(xié)同工作方式：安全適用的受監(jiān)控停止、手動引導(dǎo)、速度與分離監(jiān)控、功率與力的限制。因此，滿足能和人類在共同工作空間中協(xié)同工作，以及滿足國際標準化組織編制的技術(shù)規(guī)范中的相關(guān)要求的機器人，可被稱為協(xié)作機器人。而隨著協(xié)作機器人正朝著高負載、高精度、高柔性等方向發(fā)展，以及工業(yè)機器人廠商對傳統(tǒng)的工業(yè)機器人產(chǎn)品進行改良，以使其越來越安全，交互也趨于人性化，人機協(xié)作的屬性愈加增強，可以預(yù)見，未來的協(xié)作機器人與傳統(tǒng)工業(yè)機器人之間的界限將會越來越模糊。 事實上，市場上已經(jīng)出現(xiàn)在傳統(tǒng)工業(yè)機器人基礎(chǔ)上改良的協(xié)作機器人產(chǎn)品。比如，柯馬（Comau）推出的AURA協(xié)作機器人，高約3米，重約3噸，工作半徑2.8米，有效負載最高可達170kg。它通過采用六個安全性級別和模塊化方法，支持人類以完全安全、近距離的方式執(zhí)行手動操作，而無需設(shè)置障礙物或圍欄。在靈活性方面，AURA 足以應(yīng)對所有類型的協(xié)作操作，支持按需采用協(xié)作模式或非協(xié)作高速模式。據(jù)介紹，柯馬當(dāng)時提出AURA設(shè)計方案的初衷，是為了填補中大型協(xié)作機器人市場的空白。該方案能夠幫助柯馬產(chǎn)品線的機器人都可以變身為協(xié)作機器人。 ?

4.技術(shù)突破，推動智能化、柔性化程度進一步提高 在技術(shù)上，感知與認知技術(shù)、人機交互技術(shù)和碰撞檢測技術(shù)將是當(dāng)前和未來協(xié)作機器人領(lǐng)域研究的重點。這些技術(shù)上的突破，將提升協(xié)作機器人的自主性、柔順性、安全性和舒適性，推動其智能化、柔性化程度進一步提高。未來的協(xié)作機器人技術(shù)將呈現(xiàn)操作方式靈巧化、感知方式多樣化、決策方式智能化、控制系統(tǒng)更安全、系統(tǒng)架構(gòu)云端化等發(fā)展特征和趨勢。

編輯：黃飛

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