中國工業機器人產業：擁抱發展新機遇
2022-2-22 來源：- 作者：-
在上海的一家汽車制造工廠里，十幾臺機械手臂在流水線兩側有規律地上下揮舞，輕松地完成著焊接工作。
在北京的一處現代化物流倉庫內，機械臂不停地為傳送帶上的商品貼好條形碼，并將其分揀入庫。
甚至在太空，也有機械臂的身影——去年7月，中國空間站核心艙機械臂首次托舉航天員到指定位置圓滿完成出艙操作，抬升天和核心艙艙外全景相機的位置，并驗證了機械臂的大范圍轉移能力。
這些應用于各領域，能完成或是繁重、枯燥，或是高難度、高精度工作的多關節機械手，就是工業機器人。
如今，中國已經連續8年成為全球最大的工業機器人消費國。去年底，《“十四五”機器人產業發展規劃》印發，“到2025年成為全球機器人技術創新策源地、高端制造集聚地和集成應用新高地”，成為中國“十四五”時期機器人產業發展的新目標。中國工業機器人產業正在擁抱發展新機遇。
國產品牌迅速崛起
機器人被譽為“制造業皇冠頂端的明珠”，其研發、制造、應用是衡量一個國家科技創新和高端制造業水平的重要標志。當前，中國已經成為支撐世界機器人產業發展的一支重要力量。
工信部數據顯示，“十三五”期間，中國機器人產業規模、技術和產品均實現突破。從規模上看，2020年機器人產業營業收入首次突破1000億元。“十三五”期間，工業機器人產量從7.2萬套增長到21.2萬套，年均增長31%。從技術和產品上看，精密減速器、高性能伺服驅動系統、智能控制器、智能一體化關節等關鍵技術和部件加快突破、創新成果不斷涌現，整機性能大幅提升、功能愈加豐富，產品質量日益優化。行業應用也在深入拓展。例如，工業機器人已在汽車、電子、冶金、輕工、石化、醫藥等52個行業大類、143個行業中類廣泛應用。
“‘十三五’期間，通過持續創新、深化應用，我國機器人產業呈現良好發展勢頭。”工信部裝備工業一司司長王衛明介紹，中國機器人產業已基本形成了從零部件到整機再到集成應用的全產業鏈體系，核心技術和關鍵零部件創新有序推進，整機研發及批量制造能力不斷增強，產業鏈應變能力和協同發展能力持續提升。
但與此同時，王衛明也指出，與國外先進水平相比，中國機器人產業仍存在一定差距，比如技術積累不足，原創性研究、理論研究、正向設計能力欠缺；產業基礎薄弱，關鍵零部件質量穩定性、可靠性等還不能滿足高性能整機的需求；高速、高精、重載等高性能整機產品供給缺乏等。
具體到工業機器人領域，在市場競爭中，國內品牌仍呈追趕態勢。根據相關研究機構統計數據，2021年度占據國內工業機器人市場份額前幾位的仍是國外品牌。
盡管面前差距不小，但近年來，已有眾多國產工業機器人品牌迅速崛起，奮力直追。
總部位于江蘇南京的埃斯頓自動化集團，是擁有完全自主核心技術的國產機器人上市企業之一，其工業機器人產品銷量已穩居國產品牌前列。
埃斯頓技術總監錢巍告訴記者，近年來，該公司走的是一條“通用+細分”的市場發展路線。“一方面，以通用市場形成規模，可以快速搶占市場份額，同時也能進一步帶動毛利率的上升。另一方面，公司充分利用自主核心部件、成本、質量和定制的競爭優勢，拓展機器人細分市場，結合行業工藝和使用特點，定制開發專用機器人產品，使其比通用機器人效率更高、成本更低、使用更簡便，從而獲取高回報，獲得更多的競爭優勢與利潤空間。”
在這一策略下，埃斯頓工業機器人在下游行業覆蓋廣泛，包括鋰電、光伏等新興行業以及焊接等應用領域，與隆基股份、三一重工、海爾集團和一些新興行業的龍頭企業，都建立了長期穩定的合作關系。“公司會主動選擇下游行業，如果預判某些行業發展放緩，會在資源投入上做出相應調整，分散一定的行業周期性風險。”錢巍說。
另一家更年輕的國產機器人企業珞石機器人，成立還不到7年，但發展勢頭正勁。去年，該企業山東分公司入選工信部第三批專精特新“小巨人”企業名單；今年，其北京公司也榮獲北京市2021年度第二批專精特新“小巨人”企業認定。
在珞石機器人聯合創始人韓峰濤看來，國產工業機器人要在國外產品的領先態勢中尋求突圍，也有一定的優勢。“中國擁有全球機器人最大市場，而且增速快、潛力大，國外產品要贏得國內市場必須要先做好本土化工作。而國產工業機器人制造者顯然離中國的企業更近，更容易深入了解企業對工業機器人的需求，也更利于堅持本土化、本地化策略。”
韓峰濤還告訴記者，因為機器人產業科技含量水平高，技術研發需求大，所以對新興企業來說，堅持長期的研發投入十分重要。“國際領先的機器人企業都有著幾十年的技術積累，我們還需要在追趕中去補足。所以機器人企業不能只關注短期利益，要在技術布局上具有前瞻性，才能在未來取得長足發展。”
著力提高創新能力
隨著人工智能、大數據、云計算、物聯網等新一代信息技術的快速發展，機器人智能化也在多維升級。
據中國機器人產業聯盟執行理事長兼秘書長宋曉剛介紹，當前國際領先的機器人技術呈現諸多新特點。
比如，從單一感知向全域感知提升。六維力傳感器、激光雷達、三維視覺傳感器等機器人專用傳感器的大量應用，讓機器人對周邊環境的感知更加全面。再有，從感知智能向認知智能升級。例如基于深度學習系統，能夠訓練機器人適應不同的運行環境，并實時作出應變決策。此外，還有從單機智能向集群智能演進、從圍欄操作向人機協作躍遷等特征。“波士頓動力公司的仿人機器人、機器狗匯聚在一起，可以演出一套協調優美的舞蹈。發那科公司推出10公斤負載新型協作機器人，能與工人共享工作空間，針對小型部件的搬運、裝配等應用需求，提供精準、靈活、安全的人機協作方案。”宋曉剛舉例稱。
技術更迭日新月異，在這樣的背景下，國產工業機器人必須加緊提升產業創新能力。
《“十四五”機器人產業發展規劃》部署的主要任務中，首要一項就是“提高產業創新能力”。其中指出，要加強核心技術攻關，突破機器人系統開發、操作系統等共性技術，研發仿生感知與認知、生機電融合等前沿技術，推進人工智能、5G、大數據、云計算等新技術與機器人技術的融合應用。建立健全創新體系，推動重點研發機構加強技術研究和成果轉化，鼓勵骨干企業協同推動軟硬件系統標準化和模塊化，支持企業加強技術中心建設。
不同的企業在自主創新道路上正積極探索合適的路徑。
據韓峰濤介紹，珞石機器人自主研發的軟件控制系統xCore是目前國產控制系統中的佼佼者。“這是一個底層系統。機器人怎么工作、如何感知，今后怎樣增加視覺、觸覺以及進行不同的任務學習，這所有的控制都可以集成在軟件當中。”
借助xCore系統，珞石機器人實現了對工業機器人和柔性協作機器人的同時控制，這在業界還是首創。“一般的工業機器人是在封閉的車間進行自動作業。協作機器人是能和人協同作業，在共同的工作空間中有近距離直接接觸。柔性協作機器人又在協作機器人的基礎上，增加了豐富的力與視覺傳感器。”韓峰濤表示，由珞石機器人生產的柔性協作機器人，每個關節處都配置了高精度扭矩傳感器，最大程度復現了人類手臂般的靈活運動，能夠完成更多復雜的、高精度的工作。
過去，工業機器人核心零部件持續依賴進口，只有扭轉這一局面才能真正提升國產機器人的研發能力。為此，多年來，埃斯頓致力于將自主創新深入至工業機器人制造全產業鏈。
“公司基于高度自主的核心部件技術積累了優勢，實現機器人關鍵零部件的自主研發，如控制器、伺服電機及驅動器和部分減速機等。”采訪中，錢巍向記者介紹了該公司多項代表性成果，如高性能串聯六關節機器人控制系統，機器人智能化功能實現等。“埃斯頓已經把工業機器人最核心的控制器及控制算法，提升到一定的高度，使國產工業機器人在節拍、精度等方面達到了國際領先水平。”
“埃斯頓堅持走自主創新的技術道路，研發投入占比保持在營收的10%左右。”錢巍表示，現在公司機器人核心部件自主化率已達到80%以上。
針對更多國內機器人企業的創新研發，宋曉剛提出建議，一方面要聚焦產業發展需求，突破機器人系統開發、操作系統等共性技術；另一方面要鼓勵骨干企業聯合開展機器人協同研發，推動軟硬件系統標準化和模塊化，提高新產品研發效率。
瞄準國際領先水平
《“十四五”機器人產業發展規劃》提出“十四五”時期發展目標是“到2025年，我國成為全球機器人技術創新策源地、高端制造集聚地和集成應用新高地”。具體包括：一批機器人核心技術和高端產品取得突破，整機綜合指標達到國際先進水平，關鍵零部件性能和可靠性達到國際同類產品水平；機器人產業營業收入年均增速超過20%；形成一批具有國際競爭力的領軍企業及一大批創新能力強、成長性好的專精特新“小巨人”企業，建成3—5個有國際影響力的產業集群；制造業機器人密度實現翻番。到2035年，中國機器人產業綜合實力達到國際領先水平，機器人成為經濟發展、人民生活、社會治理的重要組成。
可見，國產工業機器人最終要瞄準國際競爭。
為實現發展目標，吸引海內外人才、吸收國際領先經驗，是國產企業應該具備的視野；跨國并購也是打造全球產業鏈的可行路徑。
近年來，埃斯頓就已先后收購、控股及入股了多家海外企業，快速打通了全產業鏈，并形成一定規模。埃斯頓還建立起歐洲研發中心。錢巍表示：“公司大力吸引國內外優秀人才，已擁有來自美國、日本、英國、德國、意大利等國家的智能核心控制部件及解決方案，建立了機器人和智能制造方面的技術專家支持團隊，著力構建具有全球競爭力的全球研發布局和多層級研發體系。”
珞石機器人也在去年開始了全球化策略，在日本成立了研發中心，積極吸收國際先進技術。韓峰濤說：“未來會加快全球研發布局，計劃在歐洲也成立研發中心，以期到2025年，在技術能力上追趕至國際一線水平。”
在“十四五”時期，國產工業機器人會拓展到哪些應用領域，又將為中國制造帶來怎樣的改變？
宋曉剛指出，“十四五”時期，工業機器人領域將重點研制面向汽車、航空航天、軌道交通等領域的高精度、高可靠性的焊接機器人，面向半導體行業的自動搬運、智能移動與存儲等真空（潔凈）機器人，具備防爆功能的民爆物品生產機器人，AGV、無人叉車，分揀、包裝等物流機器人，面向3C、汽車零部件等領域的大負載、輕型、柔性、雙臂、移動等協作機器人，可在工作區域內任意位置移動、姿態可達、有靈活操作能力的移動操作機器人。
韓峰濤認為，鑒于工業機器人產業較為高端，其升級發展必然會培養出大批高端技術人才。“當工業機器人廣泛應用在制造業中，相關人才和技術也會隨之外溢到全產業鏈條中。屆時，中國制造整體的自動化、信息化水平都會得到大幅提升。”
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