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中國電子學會發布了《中國機器人產業發展報告》

2019-08-23 10:12:33

當前,全球機器人市場規模持續擴大,工業、特種機器人市場增速穩定,服務機器人增速突出。技術創新圍繞仿生結構、人工智能和人機協作不斷深入,產品在教育陪護、醫療康復、危險環境等領域的應用持續拓展,企業前瞻布局和投資并購異?;钴S,全球機器人產業正迎來新一輪增長。


一、全球市場規模


2017年,預計全球機器人市場規模將達到232億美元,2012-2017年的平均增長率接近17%。其中,工業機器人147億美元,服務機器人29億美元,特種機器人56億美元。




(一)工業機器人:銷量穩步增長,亞洲市場依然最具潛力


目前,工業機器人在汽車、金屬制品、電子、橡膠及塑料等行業已經得到了廣泛的應用。隨著性能的不斷提升,以及各種應用場景的不斷明晰,2012年以來,工業機器人的市場正以年均15.2%的速度快速增長。據IFR統計顯示,2016年全球工業機器人銷售額首次突破132億美元,其中亞洲銷售額76億美元,歐洲銷售額26.4億美元,北美地區銷售額達到17.9億美元。中國、韓國、日本、美國和德國等主要國家銷售額總計占到了全球銷量的3/4,這些國家對工業自動化改造的需求激活了工業機器人市場,也使全球工業機器人使用密度大幅提升,目前在全球制造業領域,工業機器人使用密度已經超過了70臺/萬人。2017年,工業機器人將進一步普及,銷售額有望突破147億美元,其中亞洲仍將是最大的銷售市場。


圖2 2012-2020年全球工業機器人銷售額及增長率


(二)服務機器人:人工智能興起,行業迎來高速發展新機遇


隨著信息技術快速發展和互聯網快速普及,以2006年深度學習模型的提出為標志,人工智能迎來第三次高速發展。與此同時,依托人工智能技術,智能公共服務機器人應用場景和服務模式正不斷拓展,帶動服務機器人市場規模高速增長。2017年,全球服務機器人市場預計達29億美元。2020年將快速增長至69億美元,2016-2020年的平均增速高達27.9%。2017年,全球醫療服務機器人、家用服務機器人和專用服務機器人市場規模預計分別為16.2億美元、7.8億美元和5億美元,其中醫療服務機器人市場規模占比最高達55.9%,高于家用服務機器人29個百分點,其中智能服務機器人的比例快速提升。


圖3 2012-2020年全球服務機器人銷售額及增長率



(三)特種機器人:新興應用持續涌現,各國******相繼展開戰略布局


近年來,全球特種機器人整機性能持續提升,不斷催生新興市場,引起各國******高度關注。2017年,全球特種機器人市場規模將達56億美元;至2020年,預計全球特種機器人市場規模將達77億美元,2016-2020年的年均增速12%。其中,美國、日本和歐盟在特種機器人創新和市場推廣方面全球領先。美國提出“機器人發展路線圖”,計劃將特種機器人列為未來15年重點發展方向。日本提出“機器人革命”戰略,涵蓋特種機器人、新世紀工業機器人和服務機器人三個主要方向,計劃至2020年實現市場規模翻番,擴大至12萬億日元,其中特種機器人將是增速最快的領域。歐盟啟動全球最大民用機器人研發項目,計劃到2020年投入28億歐元,開發包括特種機器人在內的機器人產品并迅速推向市場。


圖4 2012-2020年全球特種機器人銷售額及增長率


二、全球技術風向


全球機器人基礎與前沿技術正在迅猛發展,涉及工程材料、機械控制、傳感器、自動化、計算機、生命科學等各個方面,大量學科在相互交融促進中快速發展,技術創新趨勢主要圍繞人機協作、人工智能和仿生結構三個重點展開。


(一)工業機器人:智能技術快速發展,助力人機共融走向深入


人機共融技術不斷走向深入。由于無法感知周圍情況的變化,傳統的工業機器人通常被安裝在與外界隔離的區域當中,以確保人的安全。隨著標準化結構、集成一體化關節、靈活人機交互等技術的完善,工業機器人的易用性與穩定性不斷提升,與人協同工作愈發受到重視,成為重點研發和突破的領域,人機融合成為工業機器人研發過程中的核心理念。目前推出的部分人機互動機器人已能夠像人類一樣主動適應現實環境的不斷變化,并快速改變應用,以更安全、更精準、更靈活的方式工作。


競爭力大幅提升助力應用領域快速拓展。工業機器人技術和工藝日趨成熟,成本將快速下降,具備更高的經濟效率,可在個性化程度高、工藝和流程繁瑣的產品制造中替代傳統專用設備。與此同時,隨著雙臂靈巧機器人、智能倉儲機器人等產品快速發展,工業機器人的應用正由汽車、電子等領域向家具家電、五金衛浴等一般工業領域發展,并進一步延伸至塑料、橡膠、食品等細分行業。


(二)服務機器人:認知智能取得一定進展,產業化進程持續加速


認知智能將支撐服務機器人實現創新突破。人工智能技術是服務機器人在下一階段獲得實質性發展的重要引擎,目前正在從感知智能向認知智能加速邁進,并已經在深度學習、抗干擾感知識別、聽覺視覺語義理解與認知推理、自然語言理解、情感識別與聊天等方面取得了明顯的進步。


智能服務機器人進一步向各應用場景滲透。隨著人工智能技術的進步,智能服務機器人產品類型愈加豐富,自主性不斷提升,由市場率先落地的掃地機器人、送餐機器人向情感機器人、陪護機器人、教育機器人、康復機器人、超市機器人等延伸,服務領域和服務對象不斷拓展,機器人本體體積更小、交互更靈活。


(三)特種機器人:結合感知技術與仿生材料,智能性和適應性不斷增強


技術進步促進智能水平大幅提升。當前特種機器人應用領域的不斷拓展,所處的環境變得更為復雜與極端,傳統的編程式、遙控式機器人由于程序固定、響應時間長等問題,難以在環境迅速改變時作出有效的應對。隨著傳感技術、仿生與生物模型技術、生機電信息處理與識別技術不斷進步,特種機器人已逐步實現“感知-決策-行為-反饋”的閉環工作流程,具備了初步的自主智能,與此同時,仿生新材料與剛柔耦合結構也進一步打破了傳統的機械模式,提升了特種機器人的環境適應性。


替代人類在更多特殊環境中從事危險勞動。當前特種機器人已具備一定水平的自主智能,通過綜合運用視覺、壓力等傳感器,深度融合軟硬系統,以及不斷優化控制算法,特種機器人已能完成定位、導航、避障、跟蹤、二維碼識別、場景感知識別、行為預測等任務。例如,波士頓動力公司已發布的兩輪機器人Handle,實現了在快速滑行的同時進行跳躍的穩定控制。隨著特種機器人的智能性和對環境的適應性不斷增強,其在軍事、防暴、消防、采掘、建筑、交通運輸、安防監測、空間探索、防爆、管道建設等眾多領域都具有十分廣闊的應用前景。


三、全球重點企業


當前,機器人領域的龍頭企業都將目光聚焦到市場增長迅速的中國,通過與本土企業合作、加大研發力度等方式,不斷創新產品形態,優化產品性能。全球科技巨頭也通過投資并購加速進入機器人領域,并憑借技術和資本優勢在智能機器人領域迅速占據制高點。


(一)工業機器人:加速布局中國市場,大力推動產品智能化


輕型、協作、智能型機器人成為重點研發對象。人機協作是未來工業機器人發展的必然選擇,在確保安全的前提下,消除人與機器的隔閡,將人的認知能力與機器的效率和存儲能力有機結合起來,研發輕型、協作、智能機器人,成為全球各大機器人企業的共同選擇。例如安川發布了新一代小型機器人MOTOMAN-GP系列;發那科推出的重量僅為53KG的小型協作機器人CR-7iA,可在沒有安全圍欄的情況下與人一起并肩工作,ABB宣布與IBM戰略合作,共同開發基于人工智能的智能型工業機器人。


全球巨頭加快布局中國市場。近年來,全球工業機器人巨頭高度重視中國市場,紛紛在中國建立產業基地,全方位搶占市場高點。例如,ABB在已建立珠海、青島機器人應用中心的基礎上,正籌劃建立重慶機器人應用中心;安川電機與武進國家高新區二期項目簽約,再度提升產能、啟動建設第三工廠。庫卡宣布再次加大對中國的投資,建設中國二期廠房,以求繼續擴大產能,滿足中國市場以及其他亞洲市場對自動化解決方案日益增長的需求。


(二)服務機器人:智能交互成發力重點,科技龍頭加快擴張步伐


全球科技龍頭企業重點布局智能交互。隨著深度學習算法的興起,人工智能技術取得了顯著進步,在語音交互、圖像識別、無人駕駛等領域得到了廣泛的應用,進一步拓展了服務機器人的概念,以Facebook代表的全球科技龍頭企業紛紛涉足服務機器人領域,服務機器人的種類日益多元化,其中具備智能交互能力的語音聊天機器人是全球科技龍頭企業布局的重點。例如,Facebook新推出了具備自然語言處理能力的Messenger 2.1,蘋果公司發布了內置語音助理Siri的智能音箱HomePod。


科技龍頭依托資本優勢實現快速擴張。隨著機器人相關技術的不斷成熟,越來越多的全球科技巨頭正在以資本為杠桿,向智能服務機器人領域加快延伸,快速建立競爭優勢,實現市場規模擴張。其中,以人工智能技術為核心的聊天機器人成為受到重點關注的領域,全球科技龍頭企業憑借積累的資本優勢,通過并購等手段提升自身技術實力,以增強聊天機器人的智能化程度。如微軟收購了位于多倫多的人工智能初創企業Maluuba,谷歌收購數據科學公司Kaggle。


(三)特種機器人:救災、仿生等多類領域興起,無人機引各路資本競逐


救災、仿生、載人等領域獲得高度關注。近年來全球多發的自然災害、恐怖活動、武力沖突等對人們的生命財產安全構成了極大的威脅,為提高危機應對能力,減少不必要的傷亡以及爭取最佳救援時間,各國******及相關機構投入重金加大對救災、仿生、載人等特種機器人的研發支持力度,如日本研究人員在去年開發的救災機器人的基礎上,創建了一個可遠程操控的雙臂災害搜救建筑機器人。與此同時,日本軟銀集團收購了谷歌母公司Alpahbet旗下的兩家仿生機器人公司波士頓動力和Schaft,韓國機器人公司“韓泰未來技術”花費2.16億美元打造出“世界第一臺”載人機器人。


無人機廣受各路資本追捧。近年來,無人機在整機平臺制造、飛控和動力系統等方面都取得了較大進步。無人機產業發展呈現爆發增長的態勢,市場空間增長迅速,無人機已成為各路資本關注的重點。如Snap收購無人機初創公司Ctrl Me Robotics,卡特彼勒集團戰略投資了美國無人機服務巨頭Airware,英特爾收購了德國無人機軟件和硬件制造商MAVinci。


第二章 我國機器人產業發展現狀


當前,我國機器人市場進入高速增長期,工業機器人連續五年成為全球第一大應用市場,服務機器人需求潛力巨大,特種機器人應用場景顯著擴展,核心零部件國產化進程不斷加快,創新型企業大量涌現,部分技術已可形成規?;a品,并在某些領域具有明顯優勢。


一、我國市場規模


2017年,預計我國機器人市場規模將達到62.8億美元,2012-2017年的平均增長率達到28%。其中,工業機器人42.2億美元,服務機器人13.2億美元,特種機器人7.4億美元。


圖 5  2017年我國機器人市場結構(億美元)


(一)工業機器人:市場高速增長,搬運型、關節型機器人占比較高


我國工業機器人市場發展較快,約占全球市場份額三分之一,是全球第一大工業機器人應用市場。2016年,我國工業機器人保持高速增長,銷量同比增長31.3%。按照應用類型分,2016年國內市場的搬運上下料機器人占比最高,達61%,其次裝配機器人,占比15%,高于焊接機器人占比6個百分點。按產品類型來看,2016年關節型機器人銷量占比超60%,是國內市場最主要的產品類型;其次是直角坐標型機器人和SCARA機器人,且近年來兩者銷量占比幅度在逐漸擴大,上升速度高于其他類型機器人產品。當前,我國生產制造智能化改造升級的需求日益凸顯,工業機器人的市場需求依然旺盛,預計2017年我國工業機器人銷量將首次超過11萬臺,市場規模達到42.2億美元。到2020年,國內市場規模進一步擴大到58.9億美元。


圖 6  2012-2020年我國工業機器人銷售額及增長率


(二)服務機器人:需求潛力巨大,家用市場引領行業快速發展


我國服務機器人的市場規??焖贁U大,成為機器人市場應用中頗具亮點的領域。截至2016年底,我國60歲以上人口已達2.3億人,占總人口的16.7%。隨著人口老齡化趨勢加快,以及醫療、教育需求的持續旺盛,我國服務機器人存在巨大市場潛力和發展空間。2016年,我國服務機器人市場規模達到10.3億美元,預計2017年我國服務機器人市場規模將達到13.2億美元,同比增長約28%,高于全球服務機器人市場年均增速。其中,我國家用服務機器人、醫療服務機器人和公共服務機器人市場規模分別為5.3億美元、4.1億美元和3.8億美元,家用服務機器人市場增速相對領先。到2020年,隨著停車機器人、超市機器人等新興應用場景機器人的快速發展,我國服務機器人市場規模有望突破29億美元。


圖 7  2012-2020年我國服務機器人銷售額及增長率


(三)特種機器人:應用場景范圍擴展,市場進入蓄勢待發的重要時期


當前,我國特種機器人市場保持較快發展,各種類型產品不斷出現,在應對地震、洪澇災害和極端天氣,以及礦難、火災、安防等公共安全事件中,對特種機器人有著突出的需求。2016年,我國特種機器人市場規模達到6.3億美元,增速達到16.7%,略高于全球特種機器人增速。其中,軍事應用機器人、極限作業機器人和應急救援機器人市場規模分別為4.8億美元、1.1億美元和0.4億美元,其中極限作業機器人是增速最快的領域。2017年,預計我國特種機器人市場規模為7.4億美元。隨著我國企業對安全生產意識的進一步提升,將逐步使用特種機器人替代人在高危場所和復雜環境中進行作業。到2020年,特種機器人的國內市場需求有望達到12.4億美元。


圖 8  2012-2020年我國特種機器人銷售額及增長率

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