机器人产业:技术、市场及竞争格局新趋势.pdf
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1、24特别策划Specials近年来,伴随着颠覆性技术创新、市场新需求的出现以及外部冲击的影响,机器人产业在技术、市场与产业竞争格局等方面都呈现出新的发展趋势。全球机器人产业发展趋势 一是技术发展趋势。跨行业技术融合不断深化。数字技术是典型的通用目的技术,在国民经济各行业获得广泛应用并推动应用该技术的行业发生深刻变革,机器人产业也不例外。随着移动互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代数字技术的日益成熟,数字技术在机器人产业的深度应用成为可能。5G 技术凭借高速率、低时延、大连接的特点,将工业机器人接入工业互联网,使其成为工业智能制造体系不可分割的部分。通过工业互联网将机器人的工况数据实
2、时传输,可以检测工业机器人的运行状态,分析工作效率,研判和预警潜在故障。人工智能技术则可以显著增强机器人的功能,使机器人具备感知、决策等能力。此外,机器人还与激光雷达、卫星遥感、地理信息系统(GIS)、虚拟现实、认知科学、生物技术、新材料技术等新兴技术越来越紧密地结合在一起,形态不断丰富、功能持续增强。加速云化和智能化转型。在新一代数字技术的赋能下,机器人向着云化、智能化的方向发展。云化意味着机器人本体终端只需要利用边缘算力处理需要实时处理的小规模数据,大规模的数据处理放在云端进行,存储、计算等系统资源按需调用,由此可以减少存储、计算资源在机器人硬件上的负荷,使机器人变得轻量化、低能耗,还可以
3、降低机器人的使用成本,更好地促进机器人的普及。此外,连接到云端的机器人之间还可以更方便地进行数据交互,实现统一调度控制和机器人之间的协同工作。智能化意味着机器人获得一定的在复杂场景下自主解决问题的能力,依托于知识图谱数据库、在应用场景数据中进行训练习得的算法,机器人具备了全域感知、智能决策、准确执行等能力。智能化的机器人能够感知机器人产业:技术、市场及竞争格局新趋势李晓华【摘要】新一轮科技革命和产业变革突飞猛进,机器人产业作为其中的关键通用目的技术,将会保持快速增长势头,并在互补性技术的推动下,功能更加丰富和强大,向着云化、智能化、协同化等方向演进。中国已是全球最大工业机器人市场,在要素禀赋、
4、人口结构、收入水平以及数字技术发展等因素作用下,未来中国机器人市场规模将持续增长、创新能力稳步增强、产业国际地位不断提升。【关键词】机器人 数字经济 发展趋势 产业政策 【中图分类号】F407 【文献标识码】A25理解环境变化,并自主地对环境变化作出快速、准确的决策和响应。借助于人工智能技术的发展与融合,服务机器人在自然语言理解、场景识别、推理认知等方面取得了明显进步。未来机器人将愈加智能和灵活,从单一感知向全域感知、从感知智能向认知智能、从单机智能向集群智能的方向演进。二是市场应用趋势。人机协同水平持续提高。早期的工业机器人按照事先设定的程序独立开展工作,特别是在工业场景下的一些重型机器人,
5、为了保护工人的安全,被限定在封闭的环境下工作,工作环境与人隔离开来。尽管机器人的技术水平在不断提高,甚至在人工智能的加持下获得极大拓展,但是仍然无法完全替代人类的工作。在人工智能领域有一个著名的“莫拉维克悖论”:机器可以完成对人类来说难度很大甚至无法完成的任务,但是许多对人类很简单的工作,机器人却很难做到。因此,如果能够实现机器人与人的协同工作,将发挥二者各自的优势,使生产效率得到显著提高。服务机器人直接面对的对象就是人,在与人接触的过程中,不但不能对人类的人身安全造成伤害,而且必须要能够理解人类的指令。随着触觉、力觉、机器视觉、语音识别等传感器、人工智能技术的发展及其与机器人的融合,机器人可
6、以感知人的位置、动作,理解人的指令,从而实现人机协同、人机共融:在工业领域,机器人与人可以在同一空间共同执行生产任务;在生活领域,机器人可以近距离为人类提供各种服务。应用场景不断拓展。早期的机器人主要应用在工业领域,替代工人的重体力劳动或从事高精度、恶劣环境下的工作,主要应用在汽车制造、船舶制造、化工、3C 电子等产业,从事搬运、上下料、焊接、喷涂等工作。近年来,工业机器人的应用领域开始扩展到装配、打磨、抛光等高精度、高灵敏度的场景。除了在工业领域的应用,服务机器人、特种机器人也在快速发展。在服务机器人领域,随着视觉、压力等各种传感器的应用、控制算法的优化以及人工智能技术的发展,机器人的智能水
7、平大幅提升,已经进入清洁服务、教育娱乐、家庭陪伴、迎宾导购、送餐等日常生活。在特种机器人领域,随着功能、外在形态和制动方式不断进步,应用场景不断拓宽,机器人在物流配送、应急救援、医疗手术、深海探测、空间探索、国防等场景下获得广泛应用。特别是防疫需求以及日常生活中对“无接触”的需要,推动特种机器人的应用场景快速增加、市场规模需求快速扩大。根据国际机器人联合会(IFR)的数据,2017 年2021 年间,工业机器人市场规模从 163 亿美元增长至 175 亿美元,年均增速仅为 1.8%;而服务机器人市场规模从 66 亿美元增长至 172 亿美元,年均增速达到 27.1%,特种机器人市场规模从 38
8、 亿美元增长至 82 亿美元,年均增速达到 21.2%。可以看到,服务机器人的增速远远超过工业机器人的增速。随着核心技术的进一步成熟和成本的进一步下降,服务机器人有望成为机器人产业增速最快、所占份额最大的领域,也将成为全球机器人产业竞争的焦点。此外,机器人技术也在向生产装备和生产工具渗透,“机器人化”的智能装备和工具日益普及。新型商业模式不断涌现。机器人产业传统的商业模式是机器人制造企业将产品卖给用户,从而获得收入。但是在这种模式下,一些资金、技术实力不强的企业特别是中小企业缺少购买资金,也没有能力进行机器人安装后的保养、维护和应用开发。近年来,“机器人即服务”(Robot-as-a-Serv
9、ice,RaaS)的商业模式应运而生。在这种模式下,机器人制造企业向用户提供机器人租赁、代运营、一体化解决方案等服务。用户可以根据需要灵活租用机器人,并且获得机器人制造企业提供的增值服务,显著降低了机器人使用的资金和技术门槛,从而实现机器人的快速部署和制造业生产线的智能升级。机器人制造企业也因此降低了市场推广难度,加快了业务发展和营收增长。随着数字技术与机器人的进一步融合以及机器人应用场景的拓展,将会有更多新型商业模式出现。三是产业竞争趋势。各国加强战略布局。国际金融危机后,世界主要国家高度重视先进制造业的发展,提出一系列振兴制造业、促进制造业回流、发展先进制造业的战略。机器人作为制造业的关键
10、支撑技术和制造业智能化的重要推动力,更是成为各国产业政策关注的焦点。2018 年美国国家科学技术委员会发布的美国先进制造业领导战略,26特别策划Specials提出 5 大领域 15 项需要开发和掌握的新制造技术,其中就包括先进工业机器人。2022 年 2 月,美国国家科学技术委员会发布新一版关键和新兴技术清单也包括了自主系统和机器人的内容。欧盟委员会 2020 年发布的欧洲工业新战略将机器人作为对未来欧洲工业具有战略性的关键使能技术。2021 年法国政府投资 8 亿欧元发展机器人产业,其中一半资金用于推动新一代数字技术与机器人的深度融合。机器人是日本“社会 5.0”战略的重要支撑技术,日本政
11、府一直非常重视加强机器人及相关技术和产业的发展,2021 年日本科技政策研究所发布的2021 科技创新白皮书提出,到 2050 年,通过人工智能与机器人的共同进化,实现自主学习、行动、与人共生的机器人。企业加大投资力度。机器人产业的良好前景吸引了大量投资和新市场主体进入。一是传统机器人企业不断向产业链上下游延伸、拓宽产品线、应用新技术和创新商业模式;二是一批新兴机器人企业切入传统机器人企业尚未关注到的细分市场。这些新生力量凭借不同于在位者的技术优势,实现产品、商业模式和应用场景的创新;三是一些科技企业跨界进入机器人领域,例如特斯拉、小米分别发布Optimus和CyberOne人型机器人,亚马逊
12、收购扫地机器人公司 iRobot,商汤科技推出“元萝卜 SenseRobot”AI 下棋机器人。由于这些科技企业具有很强的数字科技能力特别是人工智能技术,它们的机器人产品也充分利用在人工智能领域的积累,具有更高的智能化水平。例如,特斯拉 Optimus 采用了特斯拉电动汽车中使用的完全自动驾驶系统 FSD,并利用Dojo 超级计算机进行神经网络自动训练,实现了自动驾驶技术、人工智能技术与机器人技术的深度融合。小米CyberOne 同样包含了深度视觉、环境语义识别与语音情绪识别等功能模组。中国机器人产业发展前景市场规模持续增长。近年来,中国机器人市场一直保持快速增长势头。2017 年至 2021
13、 年间,工业机器人销售额从 46 亿美元增加到 75 亿美元,年均增长13.0%;服务机器人销售额从 12 亿美元增加到 49 亿美元,年均增长 42.2%。中国工业机器人和服务机器人销售额占全球比重分别从 2017 年的 28.2%和 18.2%提高到 2021 年的 42.9%和 28.5%。未来,随着下游需求市场的扩大,工业机器人发展将持续向好,预计 2023 年市场规模将达 99 亿美元。要素禀赋变化、产业转型升级、老龄化和生活水平提高等因素将推动中国机器人应用市场规模继续保持快速增长势头。一是中国工资水平的快速提升推动“机器换人”。为了维持在劳动密集型产业和加工制造环节的综合成本优势
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