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我国机器人产业加快迈向中高端
在一系列政策引导下，国产机器人企业围绕已形成较大规模应用的高景气度赛道，针对智能化、高精度、高强度、高复杂度等新形势、新要求，通过夯实产业基础，提升了产业链供应链稳定性和竞争力，逐步突破了感知、决策、执行和交互能力等方面核心技术，具备了能应对各种复杂任务需求的能力，并逐步搭建了全新高端化产业发展生态，在机器人高端场景应用开发上卓有成效。这将有助于充分释放“机器人+”应用行动发展动能，加快建设以实体经济为支撑的现代化产业体系，推动我国经济社会高质量发展的时代进程。
本文列举了工业机器人领域的部分高端场景应用，展示中国机器人产业走向高端化的成果。
▍新能源汽车场景应用走向高端化
工业机器人密度增长的核心点在于新兴产业的出现与技术迭代推动市场进一步扩张，其中汽车产业链是当前工业领域最长的产业链之一，随着世界向可持续发展的未来过渡，电动汽车市场开始成为推动经济增长的关键核心动力之一，中国凭借其蓬勃发展的电动汽车行业站在这一转型的最前沿。
目前中国是全球最大的新能源汽车（NEV）市场，据公安部统计，截至2022年底，中国新能源汽车保有量达到1310万辆，较2021年大幅增加526万辆，增幅达67.13%。企查查数据显示，我国现有新能源汽车相关企业超过60万家，2022年新增企业23.94万户，同比增长40.34%。按照国务院于2020年11月2日出台的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》判断，为了减少排放、实现可持续汽车未来的国家战略，未来很长一段时间，汽车产业链将成为我国高端应用场景的代表。在政府激励措施、环境法规、优惠政策和技术创新的推动下，近年来我国新能源汽车市场发展迅速，市场参与者不断增多，行业竞争日益激烈，这为机器人行业提供了大量新机会。
对于整车厂来说，核心生产环节包括四大工艺，即冲压、焊接、喷涂、总装，不同车间、不同工艺对于机器人性能要求有所不同，但总体要求较高。在汽车生产前三个工艺中，机器人自动化程度较高，其中，冲压工艺需要大约30台六轴机器人，10台立库仓储移动机器人，机器人主要送料功能为主，要求速度较快，稳定性极高，停机维护时间短，基本实现物料运输的全自动化。
白车身焊接组装工艺上需要约80台六轴机器人，属于整个汽车产线中工艺最复杂，自动化程度最高的部分。整个焊装线工艺结构紧密，包含点焊、CO2焊、螺柱焊、凸焊、压合、涂胶、调整、滚边，共计8种工艺。白车身焊接、压合、滚边以及点胶都是由机器人完成，对关节型机器人精度以及速度要求较高。涂装工艺大约需要35台六轴机器人，涂装生产线包括电泳、喷涂两个车间，喷漆又要经历中涂、色漆喷涂、清漆喷涂三大环节，由于漆雾和挥发的气体都具有可燃性，涂装机器人要求达到防爆、防护、灵活等性能。
总装线是当前汽车厂人工最多的领域，由于装配的零部件较多，且工序多达13个环节，其中有多个环节需要检测，生产工艺要求高端，大约需要20台六轴机器人和20台AGV机器人，其中总装中由于仪表板、动力总成、后桥和四门分装都已经高度模块化，对于装配空间、柔性化程度更为重视，这使得协作机器人等新品类开始有了更多用武之地。
整体而言，汽车生产线上累计需要约200台机器人。而原先部分车企的生产线中，焊接、涂装等一部分高端核心生产工艺主要由海外企业完成，而物料搬运、仓储管理等则由国产机器人完成，且主机厂一般直接指定机器人本体供应商，再由系统集成商购买机器人本体进行集成，汽车高端场景应用中国产机器人较为罕见。相关数据显示，国产机器人在不同行业的占比情况中，汽车制造业用工业机器人的国产占有率不足10%。
中国在新能源车产业链上近年取得一定成功，中国主要行业参与者包括比亚迪汽车、特斯拉中国、上汽通用五菱、广汽Aion和长安汽车，这五家公司的市场份额合计超过50%。我国新能源汽车除了整车制造，其上游产业还涉及汽车制造的原材料和零部件供应，包括动力电池、驱动电机、电控系统等主要零部件的制造，这部分也以中国企业为主。
虽然相较变速箱等传统汽车行业所需的原材料和零部件，机器人在产业链整体工艺应用覆盖面上缩减至千余个，但工艺难度却有所提升，同时还推动了检测等领域快速崛起。在多样化、个性化的市场要求下，部分整车生产企业开始采取节拍变化比较多的不同新车型混线生产，为了满足提高工序响应速度、灵活调整产线布局、保证核心生产数据安全性等要求，新能源相关企业产线开始尝试采用国产机器人以不断优化、完善工序。
在2023年，下游新能源车、动力电池等相关领域需求虽然放缓，大六轴机器人市场销量放缓，但埃斯顿、汇川技术、埃夫特等国产机器人头部企业凭借多年技术积累和规模化优势，解决了数控及伺服控制系统这种高端核心控制和功能部件的多个共性技术难题，机器人本体精度、过载能力、稳定性显著提升，快速占据了一定市场份额。其中2023年上半年，埃斯顿市场份额同比提升2.5%，仅次于发那科，埃夫特市场份额同比提升2.3%，进入前十。核心就是这些企业解决了新能源汽车场景中焊接、喷涂等部分高端工艺难点，并结合对新能源生产工艺的深度理解，提前布局新能源行业工艺的研究和应用，开发了行业专用机器人、运动控制及智能控制单元等系列化产品，满足了新能源行业高速、高精度、高稳定性、高性价比等要求，抓住国产替代进口的机会，把握住了高端市场的核心需求，快速且持续推出新品继续开拓市场。
未来随着新能源汽车领域的需求不断增加，将会大幅提升国产机器人在各个高端工业领域的相关需求，成为国产机器人走向高端化的源动力。
▍医疗场景应用
医疗场景应用一直都是高端化机器人的代表领域。手术机器人作为一种将机器人技术与微创外科手术相结合的高端医疗装备，是机器人技术、计算机网络控制技术、数字图像处理技术、虚拟现实技术和医用外科技术的结合，同时涉及人机工程学、机械设计、软件控制、动力学等多学科技术交叉，核心技术研发、获取难度大，研发周期长，对设备的性能、技术参数、安全性要求高，所以行业的核心技术需要“产、学、研、医”的深度结合。
医疗场景采取手术机器人，核心目的在于借助产品精准、灵活、滤抖、易操控等优势，极大地提升外科医生的手术能力，从而有效解决传统微创手术面临的各种问题。由于机器人辅助手术可实现更精准的手术操作、更低的出血量以及更短的术后恢复周期，也被认为是高端化的标志。据不完全统计，从2015年开始，国家在医疗机器人及相关内容共发布18条政策，多方面鼓励手术机器人的发展，突出其作为高端医疗器械发展的重要性，并在审批、配置、医保、技术、应用等方面均给予大力鼓励和支持。当前，手术机器人主流高端产品基本实现国产化，并在进一步扩大国产创新医疗器械产品市场占有率。
据弗若斯特沙利文数据显示，2020年中国手术机器人市场规模达到4.3亿美元，预计2023年市场规模将达到16.5亿美元，到2026年达到38.4亿美元，中国手术机器人市场份额占全球市场份额将从2022年的7.3%提升到2026年的11.4%。然而按照细分赛道来看，国内腔镜、骨科、神外手术机器人仍处于成长期，微创机器人、天智航、元化智能等部分头部手术机器人企业产品上已经得到一定应用。经皮穿刺、口腔、血管介入、经自然腔道、眼科手术机器人处于导入期，开始逐步进入医疗场景应用。本文所指医疗场景应用趋势立足2023年1月出台的《“机器人+”应用行动实施方案》，在此基础上重点强调手术机器人如何借助人工智能等先进技术，在整机综合指标达到国际先进水平，功能实现从术前到术中的全流程核心操作覆盖，从而以此作为手术机器人产品进入更多医疗场景的新方向。
当前手术机器人以操作类产品为主，影像、流程上大多没有实现智能化，耗材也以通用耗材为主，随着人工智能的发展引入，手术机器人需要在影像定位引导上，逐步实现智能化，并和手术系统实现软硬件连接，形成专用的智能耗材应用，如传感器、芯片等，在产业链上下游整体上走向成熟。
与此同时，2022年以来各地医保局陆续发布手术机器人的最新收费政策和医保报销政策，全国范围的收费规范正在走向统一化，这也为国产手术机器人进入医疗应用场景赋予新的“降低医疗成本”方向。因此国产手术机器人进入医疗场景，不仅要持续提升产品力，在技术方面保持产品的安全性与使用性能的领先优势，还要提升商业化能力和专业化的服务能力，以全面扩大应用场景。
例如从临床实际需求出发，一方面实现应用模块上的拓展，以单机覆盖更多术式，降低综合装机成本，另一方面在技术原理接近的产品上进行合并创新，实现模块化、多元化的组合，加强耗材集成能力，在一机多用和术式适应症上进行持续深耕，提高产品通用性，从而降低单机附带的培训、维护升级、耗材等综合使用成本。
预计未来手术机器人大幅进入医疗场景后，医院的使用率以及普及率将会大幅提升，不再局限于三级医院使用，而是会“下沉”至二级医院，甚至进一步“下沉”至一级医院，随着手术机器人这一高端机器人技术在医疗场景的可及性增强，未来将使更多患者受益。
▍光伏场景应用
当前，在全球能源转型和新一轮科技革命的推动下，中国能源领域正经历一场前所未有的变革，我国双碳目标与“十四五”建设以新能源为主体的新型电力系统的提出，使风、光、储等新能源产业迎来新机遇，以光伏和储能为代表的新能源行业得到快速发展，未来或将颠覆整个传统能源生产的格局。
根据国际能源署（IEA）报告预测，到2025年可再生能源在全球发电结构中的比重将从2022年的29%提高至35%；到2050年可再生能源占发电总量的比例将达到90%。今年1－9月，全国户用分布式光伏新增装机3297.7万千瓦，约占分布式光伏新增装机的一半，超过全国光伏新增总装机的四分之一，已经是去年全年户用光伏新增装机规模（2525万千瓦）的1.3倍。
快速发展的市场下，通过机器人解决高难度工艺挑战是光伏行业发展的必由之路。光伏组件主要包括电池片、互联条、汇流条、钢化玻璃、EVA、背板、铝合金、硅胶、接线盒等九大核心组成部分，光伏组件加工工艺由电池片检测、电池片单焊、电池片串焊、组件层叠、组件层压、EL测试、边框安装和接线盒安装、成品测试和包装入库等多道工序构成。各道工序环环相扣，工艺水平高低直接影响产品的质量和档次。因此，尽管光伏电池技术路线不断迭代，但基本原理和核心工序的标准化生产需求并未改变，机器人成为光伏产业升级的重要举措。
以光伏电池生产为例，2022年各类型工业机器人用量约1万台，如电池片清洗、制绒、扩散、镀膜、串焊、排版、EVA搬运、装框等关键工艺环节均能看到工业机器人身影。根据睿工业数据，2023前三季度工业机器人销量20.7万台，同比增长1%，分行业来看，光伏行业下游销量占据市场前五，仅次于电子制造、汽车零部件、金属制品、锂电，分别占比19.1%、14.6%、12.3%、10.6%、9.4%。其中光伏行业工业机器人增速远超其他行业，2023前三季度实现销售1.95万台，同比增长100%，可见其正快速实现自动化、智能化升级。
在高规格技术要求下，光伏领域各工艺依然在持续升级，朝着精度更高、良率更高、一致性更高的高端化方向发展。因此该领域尚还处于机器人企业与大客户共同开发解决方案初期，目前部分头部企业通过合作研发，在硬件产品和软件工艺包上已经取得一定成果，市场份额不断扩大。
例如埃斯顿已和超过100+光伏企业达成紧密合作，全产业链智能制造完整解决方案应用于光伏各个工艺段，包括硅棒搬运、电池片插片、组件串焊、光伏排版等，把握了行业结构性机会。
又例如埃夫特ER15系列机器人已经应用于光伏电池片段的石墨舟插片工艺，ER25系列机器人应用于光伏电池片段的花篮搬运、光伏组件段的EL检测工装接头插拔，ER50系列机器人应用于光伏电池片段的双花篮搬运，ER35-1900应用于光伏电池片段的石英舟插片、光伏电池片段的花篮搬运，ER12-2100应用于光伏电池片段的摆串工艺，ER150-3200应用于光伏玻璃搬运，ER210-2700应用于光伏组件段的分档工艺等。从硅片切割到光伏组件制作成型，埃夫特的机器人产品广泛应用于光伏电池片生产的各个工艺环节，基本覆盖光伏电池片上中下游全生产流程。
除此之外，还有海康机器人、极智嘉机器人、斯坦德机器人、快仓机器人等企业的AGV\AMR产品，正活跃在工序件搬运、上下料等光伏各生产环节的整线物流交付上。
▍半导体场景应用
半导体产业无疑是高端产业的代表，由于半导体行业物料具有易碎易损特性，且半导体生产中要求严格控制工作环境中的尘埃，这要求做到无污染生产的同时实现不影响产线节拍、防震作业、高精度作业，例如机器人实现对半导体精密元件的精准抓取、放置时，需要满足产品良率要求。因此目前半导体行业的许多新建厂房，特别是封装测试领域的智慧工厂，实际上制程设备已经全面实现了自动化，只有部分工艺例如wafer的搬运，大多还是依靠人力。
这一行业特性导致面向半导体行业的高端机器人主要指自动搬运、智能移动与存储等真空（洁净）机器人，具备防爆功能的民爆物品生产机器人，AGV、无人叉车，分拣、包装等物流机器人，另外还有可在转运、打磨、装配等工作区域内任意位置移动、实现空间任意位置和姿态可达、具有灵活抓取和操作能力的移动操作机器人等前沿成果。
这种移动操作的复合机器人大多以AGM为底盘，其上加装柔性化程度较高的协作机器人，需要更平稳的移动、更安全的防护和更强大的调度能力，可24小时广泛应用于前端单晶硅的晶圆厂以及后端封测厂等场景。通过采用复合移动操作机器人，能够大幅提高设备的稼动率，一台设备可以当作多台工作的标准化设备，从而大大提高投资回报率。目前，沈阳新松、优艾智合、达明、迦智科技等企业都开发了复合移动作业机器人解决方案，实现了半导体生产中生产原料、半成品等在晶圆生产线各工序设备间的自动化流转和上下料等流程，大幅提升了生产效率。
▍结语与未来
目前机器人产业还存在成熟度不同的情况，因此当前我国是重点在已形成较大规模应用的领域，如汽车、电子、机械、轻工、纺织、建材、医药、公共服务、仓储物流、智能家居、教育娱乐等，着力开发和推广机器人新产品，开拓高端应用市场，深入推动智能制造、智慧生活。
例如在工业机器人领域，研制面向汽车、航空航天、轨道交通等领域高精度、高可靠性的焊接机器人，面向半导体行业的自动搬运、智能移动与存储等真空 (洁净器人，具备防爆功能的民爆物品生产机器人，AGV、无人叉车，分拣、包装等物流机器人，面向 3C、汽车零部件等领域的大负载、轻型、柔性、双臂、移动等协作机器人，可在转运、打磨、装配等工作区域内任意位置移动、实现空间任意位置和姿态可达、具有灵活抓取和操作能力的移动操作机器人等。
除了以上场景，根据十四五机器人产业发展规划纲要，未来还将面向制造业、采矿业、建筑业、农业等行业，以及家庭服务、公共服务、医疗健康、养老助残、特殊环境作业等领域需求，集聚优势资源，重点推进工业机器人、服务机器人、特种机器人重点产品的研制及应用，拓展机器人产品系列，提升性能、质量和安全性，推动产品高端化智能化发展。
工业机器人企业
埃斯顿自动化 | 埃夫特机器人 | 节卡机器人 | 珞石机器人 | 法奥机器人 | 非夕科技 | CGXi长广溪智造 | 大族机器人 | 越疆机器人 | 睿尔曼智能 | 优艾智合机器人 | 阿童木机器人 | 盈连科技服务与特种机器人企业
亿嘉和 | 晶品特装 | 九号机器人 | 普渡机器人 | 机器姬 | 猎户星空
医疗机器人企业
元化智能 | 天智航 | 思哲睿智能医疗 | 精锋医疗 | 佗道医疗 | 真易达 | 术锐®️机器人 | 罗森博特 | 磅客策 | 柏惠维康
人形机器人企业
优必选科技 | 宇树 | 达闼机器人 | 云深处 | 理工华汇 | 傅利叶智能 | 逐际动力 | 乐聚机器人 | 星动纪元
核心零部件企业
绿的谐波 | 因时机器人 | 脉塔智能 | 伟景智能 | 锐驰智光 | 地平线 | 本末科技 | NOKOV度量科技 | 青瞳视觉 | 因克斯 | 蓝点触控
教育机器人企业
硅步机器人 | 大象机器人 | 中科深谷 | 史河科教机器人
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