工业机器人被誉为“制造业皇冠上的明珠”,在AI时代正朝着具身智能方向发展。根据国际标准ISO 8373:2021,工业机器人是自动控制、可重复编程的多用途操作装置,能够对三个或更多轴进行编程,既可固定也可移动,用于工业环境中的自动化应用。
中国是全球最大的工业机器人市场,安装量占据全球总量的一半。国内厂商正不断的提高自主创造新兴事物的能力,缩小与海外领先企业的差距。在全世界内,工业机器人要提升其智能特性,向具身智能迈进,这将带来新的变革。
按照功能划分,工业机器人包括包装、上下料、喷涂、物料搬运、焊接、打磨、码垛和装配等类型。其中,物料搬运、焊接和装配机器人应用最为广泛。国际机器人联合会(IFR)发布的《2024世界机器人报告》显示,2023年全球有约428万台机器人在工厂运行,同比增长10%,创历史上最新的记录。同年新部署的工业机器人中,70%在亚洲,17%在欧洲,10%在美洲。
中国是目前工业机器人的全球最大市场,2023年保有量约180万台,占全球安装总量的51%。预计2024年下半年中国工业机器人需求将加速增长,长远来看,中国制造业对工业机器人的需求仍有很大潜力,年均增长率有望达到5%-10%。光伏、汽车电子与半导体领域的工业机器人出货量增速最快。
全球工业机器人主要由日本发那科、日本安川电机、德国库卡(被美的收购)和瑞士ABB主导。不过,随着国产厂商如埃斯顿、汇川技术的兴起,“四大家族”在中国市场的占有率从70%下滑至40%左右。2023年,中国工业机器人国产化率达45%,同比提升9个百分点。埃斯顿和汇川技术在国内市场占有率分别为8.5%和6.5%。
尽管中国是全球最大的工业机器人市场,但国产厂商主要占据中低端市场,高端市场仍以国际大品牌为主。中科光电创始人吴易明认为,国内机器人产业发展需提升核心零部件的国产化能力。工业机器人的核心零部件包括控制器、伺服系统和减速器,这些决定了机器人的精度、稳定性和负荷能力。由于关键技术被少数公司垄断,国内生产商采购价格较高。目前,控制器、伺服系统和减速器的国产化率在10%到20%之间。
随着国内厂商技术积累,控制管理系统与国外产品的差距逐步缩小。部分厂商自主研发了自家的控制管理系统,如埃斯顿、华中数控、新时达、广州数控和汇川技术。在伺服系统领域,汇川技术2023年国内市场占有率达28.2%。埃斯顿表示,企业具有完全自主化的机器人控制器、操作系统和伺服系统,核心部件自主化率超过90%。
吴易明指出,创造新兴事物的能力是工业机器人产业的核心竞争力。国内厂商总体上拼成本和营业销售能力,缺乏技术创新。国际范围内,工业机器人技术进步已停滞至少二十年,需求端开始饱和,导致国内厂商难以盈利。埃斯顿和汇川技术已实现盈利,但其他厂商仍在努力。
提高工业机器人的智能特性至关重要。具身智能理论和技术的突破将引领机器人智能特性的跨越发展。中科光电定义的具身智能是指主体在自体、对象与环境间相互作用过程中建构认知模型,达成问题解决或价值实现的人工智能方法。吴易明解释称,在具身智能下,大脑基于眼睛感知能力指挥机械手完成不同任务,类似于熟练工人拿到图纸后自主作业。
目前,中科光电已推出“仝人”系列智能焊接机器人,能够自主识别多品种小批量工件并规划复杂作业轨迹。军工领域预计今年能形成7000万到1亿元营收,有关技术已在国家重大任务中得到验证。
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