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【医疗康复机器人发展前景】智能经济时代中国合作机器人发展前景及趋势探讨

作者:慕青      发布时间:2021-04-12      浏览量:0
合作机器人的定义和分类 合作机

合作机器人的定义和分类

合作机器人是一种具有自动控制和编程能力的智能机器人,能够在同一个工作空间内与人类进行交互和合作。与传统的工业机器人相比,合作机器人打破了只能在工业场景中使用的限制。它们具有自重轻、灵活性高、编程容易、配置快捷、工作空间限制小等优点,在医疗、教育培训、新零售等服务场景中也有广阔的应用前景。

从主流协作机器人的产品分类来看,一种是按结构分类,主要包括双臂机器人和单臂机器人。其中双臂机器人的工作范围相对较广,能够适应相对复杂的工作场景,但其生产和应用成本较高。特别是从合作机器人的主要应用场景来看,3C电子、家电、餐饮等生产线密集、柔性生产要求高、操作单一、重复动作频率高的行业是主要行业,双臂机器人的适用性和应用性价比相对较低。单臂机器人在生产应用成本和放置空间方面具有很大优势。其次,根据协作机器人的负载能力,主要包括三类:有效载荷<5kg、5kg有效载荷10kg、有效载荷> 10kg。

从产业链来看,协作机器人的产业链与工业机器人的产业链基本相同,主要包括核心组件、本体制造、系统集成和下游应用四大环节。

其中,在核心部件方面,由于合作机器人在操作过程中与人类接触紧密,人身安全保障对合作机器人的操作精度、操作灵活性、零扭矩控制和碰撞检测技术提出了更高的要求,因此合作机器人核心部件的产品类型与工业机器人略有不同。它主要包括空心DC电机、安全控制器、扭矩传感器、减速器、制动器、编码器等。

车身制造主要指机器人车身和机械臂的制造。

系统集成主要指机器人本体与喷涂、焊接、装卸、装配等生产环节的集成应用,集成解决方案供应商主要是本体制造商。

下游应用主要包括3C电子、汽车、家电、机械设备、物流、餐饮、商业服务等行业。

全球合作机器人发展概况

2016年开始,在大数据、云计算等技术的支持下,人工智能行业开始爆发,帮助工业机器人行业开启2.0新时代。人机合作、人机融合已经成为市场的主流趋势,合作机器人已经推向市场。因此,2016年合作机器人的全球销量呈现爆炸式增长。当年,合作机器人全球销量突破1万台,同比增长90%以上。同时,由于合作机器人厂商大多处于产品打磨、试错、方案优化、技术路线选择等阶段,新产品、新机型迅速迭代,迫使行业加速进入“优胜劣汰”的洗牌期。从2017-2019年合作机器人全球销售规模来看,合作机器人销售增速有放缓趋势。2019年,全球销量为3万台,同比增长36.4%。

从全球合作机器人销售规模来看,2019年全球合作机器人销售额达到50亿元,同比增长31.6%。

从全球合作机器人竞赛来看,佑澳机器人是全球领先的合作机器人企业。根据公司公开数据,目前佑澳合作机器人全球累计销量已超过3.7万台,合作机器人全球市场份额排名第一。同时,随着以ABB、安川、FANUC为代表的传统工业机器人龙头企业的强势进入,全球市场竞争日趋激烈。

合作机器人在中国的发展

一方面,随着我国劳动年龄工人数量的减少和劳动力成本的增加,制造企业选择使用机器人而不是低端工人的趋势越来越明显。与传统工业机器人相比,协作机器人具有成本低、重量轻、安全性能高等突出优势。因此,中国劳动力结构的加速调整将进一步推动合作机器人的市场应用需求。另一方面,在我国产业结构转型升级的背景下,传统制造业与电子技术、自动化技术和信息技术的融合日益明显,不断推动制造企业应用智能制造、柔性制造、网络化协同制造等先进制造技术。从技术趋势来看,协作机器人高度满足制造企业对人机协作和柔性制造的转型需求,具有巨大的市场拓展潜力。2019年,中国合作机器人市场规模达到13亿元,同比增长42.9%。在工业机器人市场整体“冷”的情况下,保持了逆势增长趋势。

从中国合作机器人市场结构来看,近年来,以奥博、杰卡、大足、罗氏、大明、宋新等为代表的合作机器人企业。通过不断加强技术和产品创新,逐步打破了国外品牌的垄断地位,其在中国合作机器人中的市场份额不断增长。

中国合作机器人发展的瓶颈及趋势展望

R&D和设计人才短缺,合作机器人行业创新动力不强

合作机器人行业的员工结构主要包括生产人员、R&D和设计人员、技术维护人员、管理人员和销售人员。其中,R&D设计师是支撑合作机器人产品创新和产业解决方案优化升级的主力军。按中国合作机器人行业从业人员比例,生产人员比例为28%,技术维护人员比例为24%,管理、销售等人员比例为38%,R&D设计师比例仅为10%。

核心组件技术的缺乏是制约我国工业机器人产业发展的主要瓶颈

核心部件的缺乏是长期制约我国工业机器人产业发展的主要瓶颈。协作机器人为了保证其灵活性、安全性和生产灵活性,使用了许多传统工业机器人不使用的核心部件,如直接驱动器、安全控制器、关节力矩传感器和安全控制器等。国内市场技术差距大。如果完全购买国外产品,国产合作机器人的制造成本会大大增加,从而失去价格优势。以直驱为例,同等扭矩条件下,国外主流直驱产品价格是国内的3-4倍。

下游应用行业转型升级快,给协同机器人产品和解决方案的更新迭代带来挑战。

来自中国的合作机器人

业应用分布来看,3C及汽车行业应用占比达到60%。随着5G通信、新能源汽车等新技术的快速发展,5G手机、平板电脑、电动汽车等新产品加速迭代,从而带动本行业企业制造工艺技术和产线结构全面升级,需要协作机器人厂商通过不断加强对新产品生产流程、工艺技术的深刻理解,来突破协作机器人产品及解决方案的创新瓶颈。

加速与人工智能技术结合,实现产业智能化升级

当前,协作机器人作业仍然需要根据实际作业需求,按照后台程序预设实现规定动作的运行,其操作精度完全取决于核心零部件控制精度,更换作业时需要人工重设机械臂运动轨迹。随着人工智能技术的快速发展,机器视觉、生物识别、机器学习等技术应用将赋予协作机器人“智慧大脑”使其具备自主判断、感知、学习、分析决策和人机交互能力。同时,通过嵌入智能算法,可对协作机器人作业误差进行误差补偿,从而提高协作机器人的适用水平。

突破传统工业场景限制,商业服务应用将日益多元化

与传统工业机器人相似,协作机器人在工业领域的应用场景较为集中,受下游行业波动影响较深,下游市场饱和及行业发展不景气均可导致协作机器人企业业务下滑。同时,随着传统工业机器人企业的加速布局及新兴厂商的快速崛起,协作机器人在工业应用市场的竞争不断加剧。为此,ABB、发那科等国际巨头纷纷开始探索尝试协作机器人在商业场景的创新应用。诸如海茵那机器人酒店、格力机器人乐队、Miso Robotics 和 Cali Group合作研发的协作汉堡机器人等均为协作机器人在商业服务中的应用积累了宝贵经验。因此,未来跳出工业应用场景,推动在商业服务领域的多元化应用或将成为协作机器人企业实现“破茧成蝶”的新路径。

刘 壮:赛迪顾问智能装备产业研究中心副总经理理