機器“換”人即將實現(xiàn)，工業(yè)、家庭和商業(yè)，“智能助手”走進千行百業(yè)
跨過年，一款名為“ChatGPT”的人工智能聊天機器人橫空出世，它可以回答如何運營公司、如何管理孩子、人口規(guī)模預(yù)測等復(fù)雜問題，引發(fā)廣泛關(guān)注。2月，工信部等十七部門聯(lián)合印發(fā)《“機器人+”應(yīng)用行動實施方案》(下稱《方案》)，提出到2025年，制造業(yè)機器人密度較2020年實現(xiàn)翻番，突破100種以上機器人創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)及解決方案，推廣200個以上具有較高技術(shù)水平、創(chuàng)新應(yīng)用模式和顯著應(yīng)用成效的機器人典型應(yīng)用場景。
“在機器人應(yīng)用方面，中國已經(jīng)連續(xù)數(shù)年成為世界工業(yè)機器人的最大市場，受益于政府的鼓勵和扶植，中國機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與市場需求呈現(xiàn)出令世人矚目的快速增長趨勢?！倍辔粚＜以诮邮苋嗣窬W(wǎng)財經(jīng)采訪時稱，“機器換人”是當(dāng)下許多制造工廠的首選策略，醫(yī)療養(yǎng)老機器人、特種機器人等市場規(guī)模日益增長，“政產(chǎn)學(xué)研”的強力支持和貫通連接，人工智能發(fā)展迎來了良好機遇。
“智能助手”走進千行百業(yè)
當(dāng)前，全球機器人市場規(guī)模在500億美元左右。工信部數(shù)據(jù)顯示， 2021年，我國機器人全行業(yè)營業(yè)收入超過1300億元。工業(yè)機器人產(chǎn)量達(dá)36.6萬臺，比2015年增長了10倍，穩(wěn)居全球第一大工業(yè)機器人市場。
《方案》中提到了“機器人密度”，專家表示，這是衡量機器人規(guī)?；瘧?yīng)用程度的指標(biāo)。我國機器人產(chǎn)業(yè)營收已突破千億，國內(nèi)制造業(yè)機器人密度達(dá)246臺/萬人，是全球平均水平的近兩倍。
在千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的巨大需求牽引之下，工業(yè)是機器人應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域之一，汽車、電子、金屬制品、塑料及化工產(chǎn)品等行業(yè)的機器人應(yīng)用程度已經(jīng)達(dá)到較高水平。《方案》也指出，要在汽車、機械、輕工等已形成機器人較大規(guī)模應(yīng)用的行業(yè)，研制焊接、裝配、噴涂等機器人新產(chǎn)品，開發(fā)專業(yè)化、定制化的解決方案和軟硬件產(chǎn)品。
過去幾年，紫外線消毒機器人、無接觸配送機器人等專業(yè)服務(wù)應(yīng)用推動了服務(wù)機器人的市場規(guī)模增長?！吨袊鴻C器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告(2022年)》顯示，預(yù)計到2024年，全球服務(wù)機器人市場規(guī)模增長到290億美元。
上海交通大學(xué)醫(yī)療機器人研究院院長楊廣中的團隊在外科手術(shù)機器人學(xué)、康復(fù)和輔助機器人以及醫(yī)院和實驗室自動化領(lǐng)域不斷探索，他們目前還在研究自動重癥監(jiān)護病房，一些任務(wù)由醫(yī)務(wù)人員遠(yuǎn)程執(zhí)行，其他任務(wù)則完全自動化。
能夠在太空探測、深海探索、應(yīng)急救援等極端和危險場景下作業(yè)的特種機器人也進入了研究者們的視野。例如，中國礦業(yè)大學(xué)研發(fā)掘進工作面機器人研究項目，實現(xiàn)無人化操作，掘支總效率能提高約25倍以上。
孕育新機遇 打開通用場景大門
制造車間最常見的機械臂、AGV無人運輸車；物流倉庫智能分揀機器人；酒店電梯里上下運送客人所需物品的派送機器人……在系統(tǒng)里設(shè)定好代碼，目前廣泛應(yīng)用的各種行業(yè)機器人便可以完成人的一個或者數(shù)個基本動作，隨后用這些基本動作重復(fù)完成基本任務(wù)，達(dá)到比人類完成任務(wù)更精確、更具持續(xù)性的效果。
對比工業(yè)機器人和協(xié)作機器人，人形機器人有其獨特優(yōu)勢。業(yè)內(nèi)分析認(rèn)為，機器人正在按照這樣的邏輯不停地“進化”：從固定到移動，從僵硬到靈活，從機械到智能，從獨立到協(xié)作，從單一到通用。而人形機器人執(zhí)行任務(wù)時最能適應(yīng)人類世界所處的物理環(huán)境，包括參考人類形態(tài)設(shè)計的各項社會生活及生產(chǎn)環(huán)境，比如樓梯高度、門框大小等。機器人正在變得日益移動、自由、智能、與人類的協(xié)作程度更高。
“與功能單一的工業(yè)機器人等相比，人形機器人能力廣泛，環(huán)境適應(yīng)性能力強，并具有直接交互對話能力，在一些場景內(nèi)可以很好地替代繁重勞動力?！鼻迦A大學(xué)新聞學(xué)院教授，元宇宙文化實驗室主任沈陽對人民網(wǎng)記者表示，人形機器人在一些危險、特種工作場景更具有不可替代性，其擬人化的形態(tài)更具有遠(yuǎn)程操作性。
“人形機器人的優(yōu)勢在于具有較高的行動靈活性和較強的環(huán)境適應(yīng)能力。相比結(jié)構(gòu)化的工業(yè)場景，人類生活場景更加復(fù)雜，與人體結(jié)構(gòu)相似度較高的人形機器人能夠在人類生活環(huán)境中自如運動，不需要為人形機器人特別改造環(huán)境?！毙苡衍姳硎?，人形機器人的外形與人類相似，更容易在心理上為人所接受，除了讓人的生活方式變得更加便捷化和智能化之外，還能提供更加人性化的服務(wù)，讓人機之間的互動變得更加溫情、更有人情味。
此外，根據(jù)民生證券研報觀點，人形機器人可作為天然的商業(yè)入口，被賦予更多商業(yè)價值。人形機器人的應(yīng)用場景更加通用，因其人形造型更易于接受，有可能打破工廠、商用和家用壁壘，成為一個真正通用的產(chǎn)品。只需調(diào)整一下工作模式，或者下載不同的軟件，便可以在不同的工作場所完成不同的任務(wù)。
政策牽引 凝聚技術(shù)突破難點痛點
有行業(yè)分析師表示，人形機器人包含感知系統(tǒng)、智能AI系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)三大核心技術(shù)模塊，而類ChatGPT人工智能模型有望更好地對各行業(yè)場景進行數(shù)據(jù)價值挖掘，加速帶動人形機器人更多使用場景的商業(yè)化落地。
“人形機器人是一個多任務(wù)、通用型機器人平臺，未來它在工業(yè)生產(chǎn)、社會服務(wù)等領(lǐng)域?qū)⒂蟹浅６嗟膽?yīng)用場景?！毙苡衍姳硎?，以ChatGPT為代表的語言大模型形成了對人形機器人的第一個主要應(yīng)用，代表AI賦能通用服務(wù)機器人的開始。
同時，業(yè)內(nèi)分析認(rèn)為，人形機器人目前在全球范圍內(nèi)還沒有真正成熟落地的產(chǎn)品。多家風(fēng)險投資機構(gòu)表示，人形機器人的進步取決于人工智能水平的整體發(fā)展。就當(dāng)下投資而言，更多關(guān)注聚焦下游的真實應(yīng)用場景，尤其是對于B端企業(yè)來說，成本和投資回報率都是最大的考慮因素。
沈陽認(rèn)為，在應(yīng)用技術(shù)上，人形機器人真正實現(xiàn)商業(yè)化落地還需要解決包括行動、靈活度、機械力量、軟硬件協(xié)同等多方面的問題。此外，ChatGPT類產(chǎn)品背后的語言模型較好地推進了人機交互能力的發(fā)展。
“人形機器人未來發(fā)展主要的阻礙可能來自成本、技術(shù)、資金和人才。在成本端，過去人形機器人動輒就要百萬美元的售價，因為要在人類生活的非結(jié)構(gòu)性環(huán)境中實現(xiàn)自如運動并完成復(fù)雜任務(wù)，對人形機器人的靈活性要求更高，這需要更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)等來實現(xiàn)，例如伺服驅(qū)動器就會占據(jù)一半以上的整機成本?！毙苡衍娊榻B，人形機器人是一系列長期投入的復(fù)雜技術(shù)的系統(tǒng)集成，研發(fā)支出巨大，并且需要人工智能和機器人的專業(yè)人才，以及兩者融合的復(fù)合型系統(tǒng)性人才。
創(chuàng)新是機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動力。日前，工信部等17部門聯(lián)合印發(fā)《“機器人+”應(yīng)用行動實施方案》(以下簡稱方案)，為中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展按下“加速鍵”。方案提出增強“機器人+”應(yīng)用基礎(chǔ)支撐能力，包括：構(gòu)建機器人產(chǎn)用協(xié)同創(chuàng)新體系、建設(shè)“機器人+”應(yīng)用體驗和試驗驗證中心、加快機器人應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研制與推廣、開展行業(yè)和區(qū)域“機器人+”應(yīng)用創(chuàng)新實踐、搭建“機器人+”應(yīng)用供需對接平臺。
下一步，如何加快人形機器人商業(yè)化落地，推動人形機器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，沈陽表示，要建立一批高容忍度的標(biāo)桿應(yīng)用，盡快建立產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、明確發(fā)展方向，加大算法、算力、數(shù)據(jù)的開源力度，做好人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈布局、配套建設(shè)。
產(chǎn)業(yè)鏈成本是商業(yè)化關(guān)鍵
人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈主要分為上中下游三部分。上游包括伺服電機、減速器、控制器、傳感器、機器視覺、人機交互、機器學(xué)習(xí)、系統(tǒng)控制等；中游則是人形機器人本體制造商，國內(nèi)有優(yōu)必選、北京鋼鐵科技、國外有波士頓動力、美國敏捷機器人、日本豐田、本田、特斯拉等。下游可能的應(yīng)用場景包括迎賓接待、展廳引導(dǎo)、高?？蒲械?。
減速器
減速器是一種精密的動力傳達(dá)機構(gòu)，其利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，使伺服電機在一個合適的速度下運轉(zhuǎn)，并精確地將轉(zhuǎn)速降到工業(yè)機器人各部位需要的速度，提高機械體剛性的同時輸出更大的力矩。
RV減速器和諧波減速器是工業(yè)機器人最主流的精密減速器。
RV減速器由于具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度，一般放置在機座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置，而諧波減速器一般放置于放置在小臂、腕部或手部。
根據(jù)GGII，2021年諧波減速機市占率方面，綠的諧波和來福諧波市場占有率提升明顯，哈默納科份額進一步略有收縮。2021年RV減速機的市場格局方面，環(huán)動科技的市場份額提升明顯，納博特斯克略有收縮，國產(chǎn)份額持續(xù)提升。
國產(chǎn)諧波減速器替代趨勢相對明顯，國產(chǎn)RV減速器接受度正在提高。從產(chǎn)品類型來看，國產(chǎn)諧波減速器替代相對明顯，目前已涌現(xiàn)如綠的、來福等優(yōu)質(zhì)廠商，2021年，僅綠的諧波已達(dá)到25%的市場份額。
相較之下，RV減速器有較高的技術(shù)和投資門檻，減速器龍頭廠商納博特斯克占據(jù)一半以上市場份額，剩余競爭格局較為分散，如雙環(huán)傳動、南通振康、中大力德等開始出現(xiàn)，其中雙環(huán)傳動2021年RV減速器市占率達(dá)14%。
控制器
控制器包括硬件和軟件兩部分，國內(nèi)企業(yè)對硬件部分領(lǐng)域技術(shù)已經(jīng)掌握；軟件部分主要包括控制算法、二次開發(fā)等，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品在其開發(fā)平臺的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度與易用性等方面與國際先進水平相比還存在一定差距。
國內(nèi)知名的工業(yè)機器人生廠商均自主研發(fā)了自家的控制系統(tǒng)，包括新松機器人、埃斯頓、華中數(shù)控、新時達(dá)、廣州數(shù)控、匯川技術(shù)等公司，也誕生了一批專業(yè)的控制系統(tǒng)服務(wù)商如固高科技、英威騰、卡諾普等；因而控制器的市場份額基本和機器人本體保持一致。
中游則是機器人本體，即機座和執(zhí)行機構(gòu)，包括手臂、腕部等，按照結(jié)構(gòu)形式，本體可以劃分為直角坐標(biāo)、球坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)、關(guān)節(jié)坐標(biāo)等類型。
根據(jù)IFR數(shù)據(jù)，2021年外資工業(yè)機器人（含外資品牌在中國生產(chǎn)的機器人）在我國的安裝量高達(dá)123,000臺，市占率達(dá)73%。從供應(yīng)商來看，超三分之一的市場份額集中于發(fā)那科（占10%）、愛普生（占9%）、ABB（占7%）、安川（占6%）。
伴隨內(nèi)資品牌技術(shù)提升，內(nèi)資品牌在機器人本體市場上的市場份額逐漸擴大。
根據(jù)MIR睿工業(yè)統(tǒng)計，國產(chǎn)工業(yè)機器人市場排名中埃斯頓出貨量進入全球前10，匯川技術(shù)、眾為興、卡普諾、遨博等共6家內(nèi)資品牌出貨量也進入全球前20。
東方證券表示，AI 決定機器人智能化上限，人形機器人作為機器人領(lǐng)域的集大成者，需要更強的AI算法、算力以滿足復(fù)雜多變的應(yīng)用需求。在人機交互方面，機器視覺和智能語音是兩大關(guān)鍵領(lǐng)域，也是目前機器人智能化程度的“標(biāo)簽”。
在智能語音領(lǐng)域，科大訊飛的智能語音交互技術(shù)全球領(lǐng)先；拓爾思是語義智能技術(shù)（NLP）的領(lǐng)導(dǎo)者。在機器視覺領(lǐng)域，中科創(chuàng)達(dá)具有全棧式操作系統(tǒng)及人工智能技術(shù)，是全球領(lǐng)先的智能操作系統(tǒng)產(chǎn)品和AI視覺技術(shù)提供商；凌云光是中國大陸主要機器視覺供應(yīng)商之一；奧普特是機器視覺核心零部件供應(yīng)商；奧比中光是少數(shù)能夠提供核心自主知識產(chǎn)權(quán)3D視覺感知產(chǎn)品的企業(yè)；舜宇光學(xué)在掃地機器人視覺等市占率領(lǐng)先；韋爾股份為是圖像傳感器領(lǐng)域龍頭企業(yè)；思特威機器視覺產(chǎn)品已廣泛運用于無人機、智慧交通、人臉識別等領(lǐng)域；晶晨股份的SoC芯片已廣泛應(yīng)用于掃地機器人、無人機、機器視覺等相關(guān)場景；瑞芯微、虹軟科技等在機器視覺領(lǐng)域也均有布局。在整機方面，東方證券還建議關(guān)注小米集團、海康威視、大華股份、拓斯達(dá)、機器人、華中數(shù)控。
不過，有分析人士指出，目前人形機器人相關(guān)的技術(shù)及產(chǎn)品仍在發(fā)展當(dāng)中，且制造成本很高，還未達(dá)到大規(guī)模落地使用的階段。若人形機器人相關(guān)的技術(shù)研發(fā)以及成本降低不及預(yù)期，將會直接影響到其商業(yè)化落地，進而對整體產(chǎn)業(yè)造成不利影響。
