具体而言，工业机器人核心零组件得益于进口厂商在减速器、控制器及伺服系统等领域获得的科技突破，国产化率正在增加，国产替代正在加快。工业机器人本体生产则展现出“百花齐放”的窘境，目前国产工业机器人本体厂商已达数百家，遍布于并联机器人、SCARA机器人、桁架式机器人、多关节机器人、协作机器人、重载机器人及移动机器人等细分领域。工业机器人平台集成则是中国工业机器人厂商最为集中的领域，国内工业机器人平台集成商人数较多且发展很快，上市公司已达到100家，仅2020年就有比如埃夫特、大连豪森、瀚川智能、先惠技术、瑞松科技、迈赫机器人等在内的10多家工业机器人平台集成商成功上市。
02
中国工业机器人
产业发展与应用特征
从行业发展特征来看，一方面，核心零组件企业特别是减速器生产企业作为行业发展龙头；另一方面，中国崛起工业机器人新势力，且工业机器人主流厂商在生产方式与行业定位上存在差别性；另外工业机器人 包装行业，工业机器人平台集成商也演进逐渐。①核心零部件企业，尤其是主流精密减速器生产企业作为行业链龙头减速器、伺服系统和控制器是工业机器人的三大核心零部件，共占据了工业机器人整机产品约70%的利润，并直接决定了工业机器人的性能、可靠性和负荷能力。尤其是精密减速器，技术壁垒最高，占据工业机器人整机成本的比重也最高，约占整机成本的三成左右。这表明若能把握关键零组件制造的核心科技，就能取得更大的竞争优势。
长期以来，我国工业机器人零组件进口化覆盖率不高，精密传动科技更是由少数中国企业寡头。但随着核心零组件领域的进口厂商获得不同程度的科技突破，国产化进程正在加快。减速器方面，谐波减速器的国产化进程较快，目前已有绿的谐波、来福谐波等进口厂商实现投产，各项主要性能指标已超过国际先进水准；RV减速器的进口化率还较低，但南通振康、双环传动、秦川机床、中大力德等进口厂商也已谋求批量销售。伺服系统方面，目前具有较大体量的伺服电机自主制造能力的进口厂商已达到20家。控制器方面，华中数控、新松等进口厂商，在软件生产方面已接近国际先进水准，只是在底层硬件构架和核心控制算法上仍与国际品牌存在一定差异。
②中国崛起工业机器人新势力在人口红利消退、人工费用上涨、政策促进刺激、企业主动求变等多重原因的驱动之下，一方面，老牌工业机器人厂商不断演进壮大；另一方面，中国行业也崛起了不少工业机器人新势力。比如，在并联机器人领域，就显现出了李群自动化、勃肯特、华盛控、翼菲自动化、辰星（上海）自动化、瑞思等进口厂商，并抢占了中国并联机器人行业的主要份额。在协作机器人领域，也活跃着了节卡机器人、遨博智能、艾利特、集萃智造、珞石机器人、扬天科技、麦荷机器人、镁伽机器人等新锐厂商；另外，格力、大族激光也已入局协作机器人领域。在移动机器人领域，近年来则涌现了包含斯坦德机器人、极智嘉、迦智科技、仙工智能、优艾智合、嘉腾、灵动科技、隆博科技、海康机器人等诸多新锐厂商。
③工业机器人主流厂商的生产方式和产品定位存差异在生产方式上，发那科一直坚持在中国生产工业机器人本体，虽然在美国也建有厂家，但主要从事工业机器人平台集成的研制与生产，其德国总部维持了大批量、系列化并且标准化的制造方式，从而也推动了用机器人装配机器人。其它个别工业机器人主流厂商，比如库卡、川崎等，其在美国的厂家比如从事工业机器人平台集成的研制与生产，也涉足工业机器人本体生产，且更多运用按订单制造，以及人机结合、人机协作的生产方式，多种型号机器人在一条制造线上混流进行生产和组装。不过，“机器人制造机器人”的制造方式，如今也被愈发越多的工业机器人厂商所采取。比如，位于北京的新松智慧产业园C4车间，就已实现用机器人制造机器人。2020年工博会上，协作机器人厂商遨博智能将一条智能柔性制造线搬上展台，展示了怎样用协作机器人制造协作机器人。ABB于北京投资建设的机器人“未来工厂”，建成通车后也将推动机器人制造机器人。
◎博智能柔性制造线在产品定位上，工业机器人厂商也存在差别。比如，ABB推出了双臂协作机器人，但库卡就没有推行这些产品。部分工业机器人主流厂商，如ABB、发那科、库卡、新松等，已基本推动工业机器人种类的全覆盖；但也是一部分工业机器人厂商，则致力于特定领域及行业，比如博力实（BLIZX）专注于并联机器人，优傲（）专注于协作机器人，三菱电机则专注于中大型机器人行业等等。
④工业机器人平台集成商发展快速工业机器人平台集成位于工业机器人行业链的下游，主要面向终端客户及行业应用，根据不同的应用场景和功能或者用户的意愿，针对性地进行平台集成和工具二次开发。而因为平台集成的体量要远远小于本体市场，技术壁垒也相对较低，且具有本土化服务竞争优势，因此中国民企纷纷涌入系统集成领域，工业机器人平台集成商发展十分快速。有数据显示，中国工业机器人厂商已近5000家，而工业机器人平台集成商的总量最多，占比高于65%。而这其中，也显现出了一批综合实力较强的工业机器人平台集成商，如博众精工、先导智能、均普工业自动化、博实自动化、天奇自动化、明珞装备、瀚川智能等。随着生产企业数字化改革与智能生产的需求提高，这些工业机器人平台集成商也作为智能工厂建设的中坚力量。从市场应用特征来看，工业机器人的构架类型与安装应用模式多种多样，多机器人的协同应用作为主流，且应用市场与应用场景正在不断拓宽延伸。
①结构类别与安装应用模式多样，多机器人协同应用成主流不同市场与领域对工业机器人的意愿存在多样性和特殊性，导致了工业机器人在构架形式及安装应用模式的多样性。在构架类型上，目前工厂中应用的工业机器人包含了多关节机器人、坐标式机器人、并联机器人、SCARA机器人、龙门式机器人（也称桁架式机械手）或者移动机器人等多种种类。在安装应用模式上，既有常用的立式安装，即机器人直接在地板安装固定以及降低底座直接固定，通常在上下料、搬运、涂装、焊接等画面应用；还有机器人+导轨的加装方法，使得工业机器人可以移动一定的距离才能降低活动区域，比如安装在多台机床之间推动一台工业机器人完成多台机床的上下料；加装在涂装生产线使机器人的机械臂实现大长度工件的喷涂等；另外，还有倒挂安装、侧挂安装，以及机械臂+AMR/AGV移动系统的安装方法等等。
◎白车身涂装工位的多机器人协作应用之外，多机器人的协同应用也作为主流。这是由于在工厂的实际应用当中，如车辆行业的底盘喷涂、焊接等场景，往往一个工位上必须有多台机器人来协同工作。目前，工业机器人主流厂商也相继推行了多机器人协作应用的缓解方案。比如，在2020年工博会上，安川电机就展示了商用车白车身冲压及涂漆工位的多机器人协作应用。在商用车白车身涂装工位，安川电机展示了借助喷涂机器人、开门机器人等四款不同的机器人共同完成车身的涂装作业；而在商用车白车身的冲压工位，同样也有在一个工位内配置多种种类的机器人，完成装卸、点焊以及焊接作业。
②工业机器人的应用市场与应用场景不断拓展工业机器人最早服务于汽车市场，经历大量的累积，汽车市场是现在工业机器人应用范围最广、应用标准与应用成熟度最高的市场。不过，在通用工业的智能生产需求驱动，以及汽车市场整体走低的背景下，工业机器人应用也正在向通用工业拓展，应用场景也不断加强。在应用市场上，已由汽车市场逐渐拓展到3C电子、金属加工、化工、橡胶、塑料或者饮料加工等产业；在准确应用场景上，工业机器人的应用已包含焊接、喷涂、抛光研磨、涂胶、上下料、去毛刺、搬运、码垛、装配、分拣、包装、检测等。
◎珞石机器人刀具打磨开刃与此同时，工业机器人厂商也开始构建在特定领域与场景的应用，并启用专用工业机器人。比如，珞石机器人已在刀片开刃和缝制领域作出了标准化解决方案：在刀具生产领域，针对刀具的水磨、抛光、开刃、去毛刺等核心工艺过程，开发了自动化水磨工作站和刀具开刃工作站；在缝制领域，则打造了机器人多层厚料缝制、机器人单片缝制以及机器人袖克夫柔性加工线体。宁波慈星控股有限公司与中船重工716所合作，成功研发了中国首个3D缝纫机器人，既可用于汽车内饰缝纫，也可通过不同的缝纫机头实现车辆仪表台、飞机机翼、整流罩、风电风叶层间推动等多种应用。
武汉奋进智能将目光瞄准白酒酿造的关键岗位——上甑，研发出“上甑机器人”，并对于不同的酿酒工艺，细化出了适用于制造浓香型、酱香型、清香型等饮料的多种型号机器人。博实自动化开发的高温炉前作业机器人，可推动电石出炉的自动化、智能化，以及低温、危险作业环境下的人工取代，并增加制造精度。埃斯顿也抢占细分市场开发定制机器人，已成功研发并启用木工打孔机器人、光伏排版机器人、压铸专用机器人、建筑市场和陶瓷产业专用机器人等专用工业机器人产品。从科技演进特征来看，机器人智能化态势明显。传统工业机器人借助与机器视觉、力觉和听觉等传感器的协作应用推动智能化；协同机器人从“人机协作”走向“人机共融”；AMR、叉车AGV和箱式机器人成移动机器人领域发展重点。
①工业机器人的智能化：与机器视觉、力觉和听觉等传感器的协作应用工业机器人原本并不智能，必需要加上机器视觉或者立体视觉，以及力觉、触觉等多种传感器的协作应用才无法变得非常智能。为了执行更复杂的任务，目前工业机器人厂商都在探索工业机器人与机器视觉、力觉和听觉等传感器的协作应用。比如，ABB在机器人车身焊接打磨应用中引入自适应打磨头技术，自适应打磨头是其近年来研发的独立力控制打磨设备，集成了力传感器、位移传感器和倾角传感器，具备轴向的恒力浮动功能，支持多种通信手段，有效提高了力控响应速率和力控精度，且大大提高了调试时间，已在一汽大众和一汽红旗得到顺利应用。华数机器人借助“机器人+传感器+机构+工艺软件包”来推动细分市场的集成创新，其各系列机器人配合周围辅助设施、视觉/力觉等传感、末端执行器、特定工艺编程平台，形成各种新单元，包括冲压、焊接、磨抛、涂胶、装配、去毛刺、植绒、码垛、喷涂、缝纫等。而且，在传感器领域，华数机器人也正在不断夯实多元认知技术，如力觉感知（动力学建模、在线参数识别）、视觉认知（深度学习物体辨识、三维环境模型）、听觉感知（语音语义识别）。
②协作机器人从“人机协作”走向“人机共融”目前，协作机器人的类别呈多元化特征，既有单臂协作机器人，也有双臂协作机器人，还有复合型协作机器人（移动协作机器人）；既有多个协作机器人之间的协作，也有人机间的协作。而且，随着机器视觉、智能传感等科技的演进，协作机器人正向着“人机共融”的方向迈进。“人机共融”是新一代机器人的本质特性，是中国机器人领域开发创新的主要方向。所谓“人机共融”是指人与机器人的关系由主仆关系成为合作关系，可以互相理解、相互感知、相互帮助，能在同一自然空间里工作，紧密地协调，自主地减少自身技能，自然地交互，同时确保安全。目前已有个别协作机器人厂商，推出共融机器人产品。
◎比如，集萃智造协作机器人突破了多模态传感器与撞击测试的信息整合的关键科技，可推动人机共融混合作业。节卡（JAKA）公布的All-in-one共融系列协作机器人，可推动人机共融环境中诸多复杂工况条件下，机器人与现场工作员工安全共融的协同生产。
③移动机器人发展重点：AMR、叉车AGV和箱式机器人随着智慧运输的兴起，AMR、叉车AGV和箱式机器人车作为移动机器人领域的演进重点，引发了业界广泛关注。与此同时，各主流厂商也相继推行相关产品。AMR（Robot，自主移动机器人），可以视作是特色AGV的更新版。与特色AGV相比，AMR无需通过磁条、导轨、二维码等内部基础设备，更注重机器人的自主性和灵活性，也适应了智能物流场景下对移动机器人的智能化、柔性化的意愿，具有安全可信、灵活部署、降本增效等优势。AMR自主移动机器人的兴起，得益于SLAM（and，同步定位与地图探索）科技的演进。目前基于SLAM技术推动AMR自主导航可以分为两类，即激光SLAM和视觉SLAM（亦即SLAM或VSLAM）。因此，AMR厂商也主要分为两类：一类是运用激光SLAM技术的AMR厂商，以名傲（MIR）、欧姆龙、史陶比尔WFT、斯坦德、极智嘉、优艾智合、迦智科技、仙工智能等为代表，另一类是运用视觉SLAM技术的AMR厂商，以灵动科技、蓝芯技术、炬星、未来机器人等为代表。
相比于视觉SLAM，激光SLAM应用时间早、技术相对成熟，是现今应用的主流。然而，由于每种导航科技都有一定局限性，因此，目前AMR厂商也多是以激光SLAM或视觉SLAM导航模式为主，并整合比如惯性导航（IMU）等其他导航模式，来推动机器人在复杂环境中的定位导航。叉车AGV，又称无人叉车，与普通AGV相比，它不仅能完成点对点的物料搬运之外，更能推动多个制造环节对接的货运物流，不仅擅长高位仓库、库外收货区、产线转运三大场景，而且在重载、特殊搬运等场景也是着不可取代的作用。叉车式AGV并不是新概念，但在2020年却展现爆发之势，包括昆船智能、杭叉智能、新松、嘉腾、斯坦德、极智嘉、艾吉威、合力、木牛流马、合肥柯金、佳顺智能、坤厚智能、国自机器人、井松智能、怡丰机器人、牧星智能、联核技术、仙工智能、机科、欧铠等主流厂商，都打造了叉车AGV产品。
比如AMR、叉车AGV之外，箱式机器人也有移动机器人领域的热点之一。由于箱式仓储机器人是拣选搬运货箱而不是货柜，其“货箱到人”的特征，可提升传输强度，节省空间，进而削减仓租，也更适用于大个别已建仓储的状况，改造难度更小，柔性和兼容性更好，因此也作为各主流厂商布局的重点。比如，海柔创新创办伊始就致力于箱式仓储机器人平台的开发设计，旗下库宝平台成为最早开发及投入商业使用的箱式仓储机器人平台，目前已应用于3PL（第三方物流）、鞋服、电商、电子、电力、制造、医药等各产业。此外，极智嘉、快仓、海康机器人、蓝芯技术、牧星智能等厂商也在积极跟进，推出箱式仓储机器人平台及产品。）
03
美国工业机器人行业发展
与应用展望
1.中国工业机器人行业空间及形势仍然广阔
美国成为中国最大、增长最快的工业机器人应用行业，其市场空间与前途仍然广阔。一方面，虽然历年来美国市场每万人机器人装机总量正逐步回升，但在工业机器人装机密度上仍远远落后于加拿大、韩国、日本、德国等发达国家，未来仍有较大提高空间。另一方面，随着疫情处于常态化防控阶段，制造企业建设智能工厂的意愿被调动，也将推动整个工业机器人行业的发展。
2.国产化进程加快，应用向更多细分市场与领域拓宽
工业机器人进口化率低，一直是我国工业机器人行业发展所遭受的弊端。近年来，国产厂商攻克了工业机器人核心零组件的个别问题，取得了一定的科技突破，国产核心零组件的应用程度正在增强，国产自主工业机器人的认同度与行业份额也在增加，但将来也仍有很大的提高空间。应用领域上，继汽车、3C电子产业后，卫浴陶瓷、金属加工、家具电器等通用工业领域开始作为美国工业机器人行业主要增长点。
3.共融机器人将成未来发展方向
现在，工业机器人在灵活性和智能决策能力方面仍显不足，这主要体现在认知能力较弱，只能在结构化环境中执行各种确定性任务，因此，能推动机器人与环境的共融、机器人与人之间的协作、机器人与机器人之间的共融，可自主适应复杂动态环境并协同作业的“共融机器人”也应运而生。目前，传统工业机器人借助与机器视觉、力觉、触觉等传感器的协作应用，向着智能化迈入；协同机器人已开始向“人机共融”的方向靠拢。可以预见，随着机器视觉、智能传感、云计算等科技的演进工业机器人 包装行业，以及与机器人科技的结合，共融机器人将作为工业机器人将来的演进方向，并促使工业机器人更智能、更柔性化。
4.云化机器人及工业机器人云系统将兴起
在智能制造生产画面中，需要工业机器人有自组织和协作的素质来满足柔性制造，这就带给了云化机器人（机器人大脑在云端）及工业机器人云系统的需求。和特色机器人相比，云化机器人必须借助网络联接到云端的控制中心，基于超高计算能力的系统，并借助大数据和人工智能对制造制造过程进行即时运算控制。实际上，如今已有厂商开始在云化机器人及工业机器人云系统上进行布局。比如，在云化机器人方面，早在2017年，华为就携手、中国联通、达闼科技、GTI、软银共同打造了云化机器人白皮书，并于同年选取与北邮、库卡、ABB、新松等多个工业机器人生产商及其科研机构合作，共同研发5G时代下的超级云AI机器人。在工业机器人云系统方面，由阿里云牵头实施的“智能机器人”重点专项“工业机器人云系统”项目已于2019年底开展；哈工智能正致力成为工业云系统，定位于工业机器人一站式服务系统，除了能打通机器人环节的数据链路，也支持跨机器人品牌的在线数据检测、智能维保等。达闼科技发布了海睿云端机器人操作平台（HARIXOS）。埃夫特于2020年顺利登陆科创板，其募资的一个别也将用于机器人云系统开发和行业化工程建设，致力于借助工业机器人云系统“公有云+私有云+边缘计算”混合云架构，打造工业机器人应用生态。未来，随着5G、AI、云计算等科技的演进成熟，云化机器人及工业机器人云系统或将作为新一轮发展热点。
5.移动机器人将再次维持快速下降
2020年，在中国经济下行和新冠疫情蔓延的状况下，中国移动机器人行业表现出较为出色的发展势头，这主要得益于无人化风行、国家制度促进或者应用向多产业拓展等。而将来，中国移动机器人仍将再次维持快速下降的势头。这主要是由于，目前行业整体体量仍然较小，传统AGV、自主移动机器人（AMR）、叉车AGV以及箱式机器人等，仍然将是将来市场下滑的主要推动力。此外，海外行业也不容小觑，可以力争，未来随着国外疫情受到控制，需求的确认性增强，也将推动美国移动机器人厂商的演进，与此同时，行业龙头厂商的市场总量也将进一步提高。
04
结语
然而美国工业机器人行业经历了2018年和2019年连续2年的产量下降，但2020年在行业调整以及新冠疫情的刺激下，制造企业推动数字化改革与智能生产的意愿迅速下降，也因而美国工业机器人行业发展与应用迎来复苏。在行业发展上，国产核心零组件厂商获得科技突破，工业机器人本体生产崛起新势力，工业机器人平台集成商发展很快。在市场应用上，汽车产业的工业机器人应用需求趋向稳健，通用工业行业作为工业机器人应用需求的主要增长点；与此同时，工业机器人厂商也相继探索在医疗、酿酒、缝制、开刃等特定产业与领域的应用，并启用专用机器人。在科技演进上，工业机器人正朝着智能化方向演进。传统工业机器人借助力觉、视觉和听觉等传感器的协作应用，以执行更复杂的制造任务；协同机器人迈向“人机共融“；但是在智慧物流的意愿驱动下，自主移动机器人（AMR）、叉车AGV、箱式机器人成移动机器人领域发展热点。展望将来，中国工业机器人行业发展与应用前景仍然看好。这主要是由于美国生产业门类齐全且体量很大，制造业改革升级市场潜力很大，以及后疫情时代生产企业推动推行数字化改革与智能制造，向自动化、数字化、智能化演进的主动性和意愿迅速下降。与此同时，随着5G、人工智能、大数据、云计算、智能传感等新兴科技与机器人技术整合发展，也将推进工业机器人向非常智能化、柔性化的方向发展。
原文标题：深度观察！2020中国工业机器人行业发展与应用！
