机器人比人更懂得未来?
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无论是钢铁侠、环太平洋,亦或是变形金刚、星球大战充满未来感与科技感的机器人技术都深深吸引了一代又一代年轻人。
还记得在去年8月,一位来自华为的天才少年,也是B站(哔哩哔哩)的up主@稚晖君(真名彭志辉)在钢铁侠的灵感下,分享了其自制机械臂——Dummy,并用其进行了远程缝合葡萄皮的视频。
这段视频迅速火爆各大视频网站,仅B站播放量就达到了365万(现今已经突破633万)。连任正非也作出了最新发声:江山代有才人出,不拘一格降人才!这所谓的人才正是我国工业机器人领域所渴求的。
再从去年7月字节跳动入股未来机器人来看,我国科技领域的行业巨头都对机器人领域的发展相当看重。到年初北京冬奥会惊艳各国的机器人食堂,松下控股也将正式发售曾于2021年试销的宠物机器人“NICOBO”,未来更有“陪护机器人”照顾我们的老人起居生活, 越来越多的服务型机器人走入我们的日常生活。中国机器人市场,似乎已经吹响“战略进攻”的号角。
据艾媒咨询不完全统计,仅2021年,我国机器人赛道融资数量共389起,总融资金额约1592.96亿元。虽然在2022年前11个月里略有下降,仅有197起融资事件,但是根据数据反映出,我国机器人产业仍处于发展初期,国内机器人赛道融资近7成主要集中在C轮前。
资料来源:IT桔子
同时,在机器人赛道中,服务机器人赛道融资最为活跃。在近几年里,家中的扫地机器人,餐厅的送餐机器人,甚至手机上的聊天机器人,我们见识到了越来越多的服务类机器人融入我们的生活中。
资料来源:IT桔子
同样的,我们也可以看到,仅从今年1-9月的IT桔子数据就可以发现,现在机器人赛道投融资领域占比最多的还是服务机器人,达到64.8%。工业机器人赛道以32.1%紧随其后。在生活以外,工业机器人领域也在快速蓬勃的发展。如今,工业机器人成为智能化“黑灯工厂”标配,为众多大型企业降本提效。这是因为,加快发展机器人产业是制造业高质量发展的重要方向。
根据艾媒咨询近期最新发布的《2022年度中国机器人行业发展专题研究报告》显示,预计2022年中国机器人行业市场规模将达1712.4亿元。其中,中国服务机器人市场规模742.4亿元,中国工业机器人市场规模则高达821.2亿元,超过服务机器人。
资料来源:艾媒咨询
早在1972年,在后来被称为我国机器人事业奠基人的蒋新松,联合吴继显、谈大龙起草了给中国科学院的一份报告《关于人工智能机器人》,这是机器人第一次以正式公文方式进入官方视野。但是当时大多数人并不了解也不支持机器人研究,建议遭到了反对。即使是不断地奔走讲解,开办讲座,仍然没有使这份报告得到重视。
到了改革开放初期,作为我国代表团组长的蒋新松参与了在日本举办的首届国际人工智能研讨会,也第一次在日本见到了几百平方无一个工人,全机器人工作的工厂。那时候中国在机器人领域还是一片空白。参观结束后,当向厂方提出购买机器人的愿望,而对方轻蔑地说:“你们会用吗,十五年内我们不打算与中国合作。”
此番言论让蒋新松第一次感受到了科技落后就会受辱,也进一步坚定了一定要在中国落实人工智能机器人的发展。因此,从日本归来后,在蒋新松的不断努力下,终于将机器人的研制引入了“自动化科学发展规划”,开启了将“机器人”引入中国的第一步。
但是其前景仍然不被看好,也不受重视。因为在当时,我国还处于劳动密集型时期,工业机器人的需求没有那么大。要想得到全力的支持,只能说困难重重。
事情的转折是来源于我国南海勘探传来的消息,在我国南海地区发现了丰富的油田资源。这时候,蒋新松联想到在日本研讨会上,日本曾经炫耀他们研发的水下机器人已经能成功下潜到千米以下,正在研制的水下机器人甚至有望下潜到万米以下。
那么此时,蒋新松想到,若能研发出能够替代人类在深海高压的环境中工作的机器人,必定能够掌握未来海洋探索的话语权。那么先行研制水下机器人,以此为突破口,必定会得到国家的大力支持。这才是中国机器人发展的破局之道。
因此,蒋新松提出把“智能机器人在海洋中的应用”作为国家重点课题,把水下机器人作为重点攻坚目标。这次,他终于得到了国家的大力支持。该项目被列入国家"六五"重大科技项目。并任命他为该项目总设计师,制订总体方案。
在他的带领下,1985年,其所研制的"海人一号"样机首次试航成功,并深潜199米,能灵活自如地抓取海底指定物,技术达到了当时同类型产品的世界水平。这一切仅仅只是一个开始,而不是终点。
1994年蒋新松当选为中国工程院首批院士。
1995年“海人一号”无缆水下机器人深潜6千米取得成功,正式冲破技术封锁,这一成果使我国具备了对世界97%的海洋面积进行探测的能力。而这一年他也身患重病。
1997年,这位富有远见,后半生都奉献给我国机器人发展领域的老人,最终因心力衰竭辞世。面对曾经是一片荒芜的中国机器人领域,蒋新松是拓荒者、奠基者。是他带领着一种科学领路人开垦着贫瘠的土地,播下种子。
正是因为他们曾经的付出,中国机器人才能迎来真正的发展。蒋新松成为了我国机器人领域学习永远跨不过去的名字,而蒋新松的精神也将被后来的机器人研究者一代代的传承下去。
在一代又一代的人不断努力下,我国机器人领域的发展是飞速前进着,部分细分领域甚至可以说是后发先至。
天宫空间站的“机械臂”,是中国天宫空间站上最吸睛、最科幻的装置,也是我国目前智能程度最高、规模与技术难度最大、系统最复杂的空间智能制造系统!其展开长度为10.2米(将来还可以与实验舱的机械臂拼接成长度15米的组合机械臂),总重738千克,最大承载能力达到25吨,拥有七个自由度,想想我们人类手臂的转动,这七个自由度则是完全仿真了人类手臂,因此灵活度极高。不仅可以进行空间站的在轨组装、在轨维修,辅助航天员出舱活动,还能实现拆卸转移太阳能板、监视并捕获来访飞行器等多重功能。可谓是世界一流水平。
国产手术机器人不断打破国外专利的垄断,已经接近国际领先水平。其不仅在追求高质量的同时,还进一步降低了经济成本。由天津大学与山东威高手术机器人有限公司合作的“妙手”机器人是一种全新型、具有自主知识产权的腔镜辅助手术机器人。其主要硬件、软件、材料和系统设计等均为我国自主研制,包含了60多项自研发明专利。与国外进口手术机器人相较,“妙手”具有小型化和集成化的特点,布局优化,结构精巧,已突破了微创手术机械多自由度丝传动解耦设计、从操作手的可重构布局原理与实现、系统异体同构控制模型构建等三大关键技术问题,解决了机器人成套技术难题。成功打破了美国“达芬奇”机器人的高价垄断。
在蒋新松去世后的20几年里,水下机器人领域也是不断突破。我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器“蛟龙号”成功下潜7020米。蛟龙号”可在占世界海洋面积99.8%的广阔海域中使用,对于我国开发利用深海的资源有着重要的意义。
2021年10月10日,中国科学院沈阳自动化研究所对外发布,在刚刚结束的我国马里亚纳海沟深渊科学考察中,由该所主持研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器(以下简称“海斗一号”)取得世界级成果,在国际上首次实现了对“挑战者深渊”西部凹陷区的大范围全覆盖声学巡航探测。其成功应用,表明了我国全海深无人潜水器正式跨入万米科考应用的新阶段,填补了当前国际上全海深无人潜水器万米科考应用的空白。
蒋新松曾说:“机器人将是人类进入21世纪具有代表性的高技术,如果我们失去了一个领域的科学技术优势,我们失去的可能就是一个时代。”而正是由于无数科研人员的传承与努力,才能取得这些辉煌的成就与结果,没有让中国失去这个时代。
随着工业4.0的不断推进,我国制造业产业升级加码,叠加近年来国内相关政策红利,我国工业机器人行业景气度不断回升,工业机器人产量增加,投融资活跃,企业纷纷布局工业机器产业。自“十三五”以来,我国机器人产业蓬勃发展,尤其是工业机器人。2021年,中国工业机器人销量为25.6万台,同比增长48.8%,已经连续8年成为全球最大的工业机器人消费国。
据《“十四五”机器人产业发展规划》,我国已经连续8年成为全球最大的工业机器人消费国。国际机器人联合会(IFR)2019年给出的统计数据显示,目前全球所有国家机器人密度的平均水平也只有113。但中国却已经从2016年的71增长到了2019年的187。也就是说,在2019年中国每一万名制造业员工,就有187个是机器人劳动力。
资料来源:IFR
这一趋势,说明中国工业自动化程度显著提高,对应的工业机器人产量和销售量都是大幅上升。2020年我国工业机器人产量达到了23.7万套,同比增长19.1%。同年,中国工业机器人销量已接近全球的一半销量(44%),达到16.7万套,同比增长19.3%。
到了2021年,根据国家统计局数据,中国工业机器人产量达36.6万台,同比增长54.4%。自2016年国家统计局开始统计工业机器人产量以来,中国工业机器人的产量一直呈现正增长趋势。另一方面,2021年中国工业机器人销量为25.6万台,同比增长48.8%。
资料来源:亿欧智库
中国庞大的市场需求,决定了全球工业机器人产业的走向。也是在中国的市场驱动之下,我国的工业机器人产业开始了自主发展之路。随着自动化需求的持续释放,工业机器人行业的发展正在进入加速阶段。正如前文提到,传统机器人企业、科技巨头、初创企业纷纷携带大量资本入场,融资金额屡创新高,在2020年达到了120.81亿元。而仅仅在2021年上半年,也达到了107亿元。
资料来源:IT桔子、中商产业研究院整理
工业机器人投资行情如此吃香,也离不开中国制造业的升级转向。中国市场的工业机器人,过去主要针对汽车制造和电子产品等传统领域。随着云技术、人工智能、5G 技术等新技术的商业化应用,工业机器人应用难度大幅降低。
工业和信息化部副部长辛国斌曾在报告中指出:“国内工业机器人已经在47个行业大类,129个行业中得到广泛应用。机器人应用逐渐向家具、食品、冶金、纺织、陶瓷绘艺等传统行业延伸,有效地解决了劳动密集型企业用工难、恶劣环境高风险作业的痛点问题。”
资料来源: 中商产业研究院
而对于相应的工业机器人各细分行业渗透率,根据艾媒咨询数据显示,目前工业机器人在制造业的渗透率普遍较高,汽车制造业、金属机械制造业、电子电气业、医药制造业、纺织制造业、造纸印刷业等细分领域的渗透率都在50%以上。家具制造业也有40%以上的渗透率。相对较低的仅仅是橡胶塑料制造业。
资料来源: 艾媒咨询
因此,艾媒咨询预测中国工业机器人的市场规模将不断攀升。其预计2022年我国工业机器人市场规模预计将突破820亿元,增长率维持在27%以上。并且预计在接下来五年复合增长率将持续上市左右,市场规模在2027年将达到1775亿元。
资料来源: 艾媒咨询
尽管目前开来,工业机器人的前景光明,但仍然面临着很多困境。
首当其冲的,就是关于高质量专业人才培养及传承。由于起步相对于发达国家较晚,我国在这一方面的人才培养和储备方面依然还有所不足。掌握核心技术的研发技术人员及具备丰富经验积累的装配人员都较为缺乏。因此,如何突破知识封锁,如何培养并留住人才成为了关键所在。
其次,核心零部件国产化率仍然不高。由于缺少专业人员及国外对我国的技术封锁,核心技术壁垒短时间内仍然难以打破。
目前由于核心技术缺乏,我国工业机器人消费严重依赖国外企业。以核心部件为例,国内工业机器人市场约85%减速器、70%伺服电机、超过80%控制器等部件的市场份额在海外四大企业手中。虽然部分领域,国产工业机器人已经在逐步突破,但是差距仍然存在。
最后,核心技术的掌控仍然掌握在国际头部厂商手中,具备先发优势。工业机器人四大家族为代表的国外工业机器人企业也加大了在中国产能布局,全球工业机器人产业链向中国大陆转移,增加了国内竞争强度。
现在市场仍然主要由“四大家族”占领,2020年中国工业机器人市场中,国外机器人大厂依旧占据了47%的份额,其中“四大家族”占据了28%的市场。而国产厂商需要逐步被用户认可,以性能、可靠性、价格和本土化服务优势来赢得客户的信任。
虽然有这些困难的存在,但是我国工业机器人行业发展前景,在政府政策支持下,依然还是潜力十足。
首先,政府扶持力度持续加大,为产业发展提供有力支持。国家不断出台各项政策和行业标准,引导行业理性协调发展。2021年9月,世界机器人大会在京闭幕,大会推动了产业链上下游紧密合作,签约金额达53亿元,进一步促进机器人领域新技术、新成果的落地转化。近年来各项政策,也十分利好我国工业机器人行业发展。
2021年12月的“十四五”机器人产业发展规划更是立足机器人产业高质量发展,从技术、规模、应用、生态等角度提出了发展目标。到2025年,机器人产业营业收入年均增速超过20%。
资料来源:亿欧智库
其次,工业机器人共融为未来技术突破要点。随着传统工业机器人在机器视觉、智能传感与云技术等技术的发展下,未来工业机器人将更智能化,柔性化,即由传统机器人向共融机器人优化。
然后,随着技术的提升,政策的支持,部分领域国产工业机器人占比提升,国内龙头企业有望形成突破。国内机器人行业具有代表性的企业包括:新松、埃斯顿、埃夫特、广州数控、新时达、拓斯达、巨星科技、华昌达等。这些公司已经在机器人产业链中游和上游进行拓展,通过自主研发或收购等方式掌握零部件和本体的研制技术,结合本土系统集成的服务优势,已经具备了一定的竞争力。
最后,受到工业4.0冲击,及在“中国制造2025”规划在背景下,中国工业机器人应用市场潜力正逐渐释放。面对工业机器人可能遭遇的市场瓶颈,国内机器人企业正在考虑战略转型。
随着汽车行业工业机器人应用的饱和,工业机器人的应用正在向其他领域逐步拓展。尤其是疫情的影响下,工业机器人在医疗领域的应用潜力十分巨大。
资料来源:前瞻行业研究院
此外,对于“5G+大数据+AI”的结合相关的领域也将是未来一个重要的发展方向,人机协作程度也在不断加深,因此协作机器人在未来也或许是一个重要的发展焦点。
资料来源:亿欧智库
根据我国第七次全国人口普查公布数据显示,我国人口老龄化加剧,60岁以上人口比重达18.70%,65岁及以上人口比重达13.50%。我国处在人口红利逐步消散,工业也将面临从劳动密集型向数字化转型。
因此,工业机器人必然会成为未来市场刚需,国内工业机器人产业也将进入最具发展潜力的时代。
而这一切都将离不开我国不断传承的科研人员。从蒋新松,到稚晖君,未来,让我们拭目以待。
END
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