逐步取代人工？中国机器人产业链深度解析

编者按:随着中国人口红利消失,机器人不仅在制造业上正在替代工人,还将在军事、服务、娱乐等领域取代人类,"钢铁侠"已不仅仅存在于美国科幻电影中,而正走入我们的生活.

近两年,中国机器人产业投资如火如荼,几十家上市公司宣布进入机器人领域,而与此同时,机器人关键技术和核心零部件尚未突破,研发人员奇缺,低端机器人产能重复建设.目前国内机器人产能是否过剩?中国机器人企业应该采取怎样的战略?中国在哪些应用领域有望实现进口替代?未来工业机器人、服务机器人、军用机器人的空间有多大?

一、工业机器人

工业机器人产业链由零部件企业、本体企业、代理商、系统集成商、最终用户构成.通常,本体企业设计本体、编写软件,采购通过代理商销售给系统集成商,系统集成商直接面向终端客户.有的本体企业和代理商也会兼做系统集成商.本体是机器人产业链的核心.

目前,国内的机器人企业多为系统集成商.根据国际经验来看,国内的机器人产业发展更接近于美国模式,即以系统集成商为主,单元产品外购或贴牌,为客户提供交钥匙工程.与单元产品的供应商相比,系统集成商还要具有产品设计能力、项目经验,并在对用户行业深刻理解的基础之上,提供可适应各种不同应用领域的标准化、个性化成套装备.中国机器人市躇础低、市场大.中国机器人产业化模式较可行的是从集成起步至成熟阶段采用分工模式.即美国模式(集成)-日本模式(核心技术)-德国模式(分工合作).

从产业链角度看,位于工业机器人产业链上的企业依次是机器人单元产品制造商、机器人系统集成商和工业自动化集成商.现在,欧美、日本等一些国际工业机器人公司,在中国不直接提供机器人自动化系统的集成服务,而是将机器人单体销售给系统集成商,由系统集成商再对终端用户.工业机器人的大规模普及将为国内相关系统集成商带来发展机遇.

从国内机器人市场发展现状看,下游客户对系统集成商的项目经验、研发水平、资金实力要求严苛,行业进入门槛很高.我们认为有两类企业将在未来行业大发展的背景胜出:一类是有很强技术研发底蕴,项目经验丰富的行业企业,如新松机器人、博实股份、天奇股份、华恒焊接(拟上市)、华昌达(收购德梅柯)等;另一类是在某些行业如自身领域有一定的项目经验和了解,拟在自己行业推广工业机器人,如安徽埃夫特(背靠奇瑞汽车)、慈星股份(纺织机械)、锐奇股份、巨轮股份(轮胎行业)、软控股份(轮胎行业)等.

二、服务机器人—全球 PR(Personal Robot)时代

1、定义:服务人类的非生产性机器人

根据国际机器人联盟的定义,服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人,它能完成有意于人类健康的服务工作,但不包括从事生产的设备.

服务机器人的定位就是服务.从机器人的功能特点上来讲,它与工业机器人的一个本质区别在于,工业机器人的工作环境都是已知的,而服务机器人所面临的工作环境绝大多数都是未知的.

2、刚性需求驱动,市场广阔

机器人在世界范围具有巨大的发展潜力,在发达的国家的服务机器人的发展更是有着广阔的市常服务机器人的发展受以下因素驱动:

简单劳动力不足.由于发达国家的劳动力价格日趋上涨而且人们越来越不愿意从事自己不喜欢干的工作,类似于清洁、看护、保安等工作在发达国家从事的人越来越少.这种简单劳动力的不足使服务机器人有着巨大的市常经济水平的提高.随着经济水平的上升,人们可支配收入的增加,使得人们能够购买服务机器人来解放简单的重复劳动,获得更多的空闲时间.

科技的发展.进入互联网时代后人类的科学技术迅猛发展,得益于计算机和微芯片的发展,智能机器人更新换代的速度越来越快,成本下降,能实现的功能越来越多,实现更便捷更安全更精确.

老龄化问题.全球人口的老龄化带来大量的问题,社会保障和服务、看护的需求更加紧迫,和医疗看护人员不足的冲突激化,服务机器人作为良好的解决方案有巨大的发展空间.

3、分类:个人/家用机器人和专业服务机器人

服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员,与工业机器人对应,应用领域十分广泛,参照国际机器人联盟(IFR)按照应用领域划分的分类,将服务机器人分为个人/家用机器人(Personal/DomesticRobots)和专业服务机器人(ProfessionalServiceRobots)两大类.服务机器人的应用范围很广,主要从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作.其中,个人/家用机器人主要包括:家庭作业机器人、娱乐休闲机器人、残障辅助机器人、住宅安全和监视机器人等;专业服务机器人主要包括:场地机器人(Fieldrobotics)、专业清洁机器人、医用机器人、物流用途机器人、检查和维护保养机器人、建筑机器人、水下机器人,以及国防、营救和安全应用机器人等等.

4、服务机器人关键技术:保持智能化

机器人是新型技术的融合,为了使之能够适应功能的需求及保持其智能化的稳定性,服务机器人的主要关键技术如下:

5、服务机器人产业链结构:清晰多维

服务机器人行业生产所用的主要零部件为自动焊机、电子器件、微处理器、机器人用伺服电机、高精度减速器、机加件、气动元器件、传感器、电池、单板机等,归属于标准零部件、电子设备以及电子元器件等.服务机器人产业的下游则主要是医疗、家用、农用、军事等行业和领域.

三、医用机器人—第三代外科手术时代

行业概述:医疗行业的新兴增长点

从传统的开刀手术到机器人手术,人类历经了近3个世纪.18世纪80年代,维也纳外科医生Billroth首次打开病人腹腔,完成了首例外科手术.这种传统的开刀手术被称为第一代外科手术并一直沿用至今.20世纪80年代,以腹腔镜胆囊切除术为标志的微创手术取得突破性进展,在许多领域取代了传统开刀手术,称为第二代外科手术.进入21世纪,手术机器人得到开发并迅速投入临床应用,被认为是外科发展史上的一次革命,也预示着第三代外科手术时代的来临.

医用机器人是一种智能型服务机器人,它能独自编制操作计划,依据实际情况确定动作程序,然后把动作变为操作机构的运动.随着发达国家进入老龄化,医疗、护理和康复的需求增加,同时由于人们对生活品质追求的提高,使得医疗不管在质还是量都得满足更高水准的要求.另一方面,医护人力相对缺乏,医用机器人作为新兴医护手段具有巨大的发展潜力.

(1)医用机器人用途广泛,医疗卫生智能化

医用机器人集医学、生物力学、机械学、机械力学、材料学、计算机图形学、计算机视觉、数学分析、机器人等诸多学科为一体的新型交叉研究领域,在军用和民用上有着广泛的应用前景,是目前机器人领域的一个研究热点.

根据IFR的分类,医用机器人归属于专业服务机器人,其自身可以分为四个类别,诊断机器人、外科手术辅助机器人、康复机器人及其它.

医用机器人用途主要为用于伤病员的手术、救援、转运和康复,是医疗卫生装备信息化、智能化的重要发展方向之一.尤其是外科手术机器人,医生透过它所提供的灵巧操控、精准定位以及术前规划,可以使得布手术伤口减孝术后迅速恢复正常生活等,达到精准性和微创性两大优点.

(2)医用机器人市场:单位价值最高的专业服务机器人虽然当前医用机器人普及率还很低,并且安装的大部分是发达国家,但摩根的近期的一个调查研究中问及外科医生们未来他们会在自己在手术中多高频率的使用医用机器人,数据表明美国的外科医生们认为未来3-5年里医用机器人在手术中的使用率会迅速上升到一个比较高的层次,约占50%,医用机器人市场潜力巨大.IFR预测在未来的4年里,医疗机器会以每年19%的速度增长,2016年全球市场规模估计会增长到119亿美元.

四、家庭智能机器人—智能物联网时代家庭的核心终端1、行业概述:物联网时代的家用智能机器人

随着智能技术的发展,在21世纪的头十年物联网已经开始和互联网一样引人注目.物联网这个名词最初由1999年美国麻省理工学院提出,即通过信息传感设备把用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮.物联网技术将会引起现有产业的大洗牌,而智能机器人正是在新一轮发展中极具前景的产业,未来一定是机器人的时代,家庭智能服务机器人就是物联网时代家庭的核心终端.

家庭智能机器人是指为人类服务的智能机器人,主要从事家庭服务,包括维护、保养、修理、运输、清洗、监护等工作,家庭智能机器人被定位为智能物联网时代中家庭物联网的核心信息中枢,具有人性化交互、运动化控制和组件化成长的特性.按照应用范围和用途的不同,家庭智能机器人分为电器机器人、娱乐机器人、厨师机器人、搬运机器人、不动机器人、移动助理机器人和类人机器人.

2、市场规模:世界经济增长引擎即将由IT进入RT时代家用智能机器人被认为是未来最具发展潜力的新兴产业之一,IFR预测2013-2016年估计会有2200万台智能家庭机器人得到销售.其中家用机器人销量估计为155万台,销售额达56亿美元;娱乐机器人为350万台;教育类机器人300万台.随着相互学习与共享知识云机器人技术获得重大突破,小型家庭用辅助机器人大幅度降低生产成本,将在2020年之前形成至少累计416亿美元的新兴市常世界经济增长引擎即将由IT进入RT时代(Roboticstechnology).

韩国政府计划到2020年让每个韩国家庭都拥有一个能做家务的机器人.

3、家庭清洁机器人:最成熟的智能家庭机器人

家庭清洁机器人是指能够进行家庭家务自动智能清洁的机器人,是集机械学、电子技术、传感器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能等诸多学科为一体的机器人.

吸尘机器人是智能移动机器人实用化发展的先行者,其研究始于20世纪80年代,而德国凯驰2006年生产的Rc3000是世界上第一台能够自行完成所有家庭地面清洁工作的清洁机器人,其内置有光电传感器和芯片控制,包含四种清洁程序,当遇到障碍时,会随机改变一个角度然后继续直走,直到遇到新的障碍物,会自动回到充电站完成充电和垃圾处理的任务,同时能够根据用户设定的信息来控制机器人完成相应的操作.

家庭清洁机器人目前主要分为两个分类,一种是扫地机器人,一种是拖地机器人(包括干洗和湿洗).智能扫地器是一种配备了微电脑系统的吸尘器,是靠吸力打扫卫生的,能够按照人们的设置自动智能地清洁房间的某一特定部分或全部并完成自动充电,适合几乎所有的地面,包括地板、地砖、地毯及部分地毯;拖地机器人则在使用中会用到水,一般靠喷水后再吸水来清洁.

家庭清洁机器人市场发展:历史短,发展迅速.家庭清洁机器人21世纪的新产品,但在其短短十几年的历史里却有着迅猛的发展,许多国家已经涉足并开发出家庭清洁机器人,其中前沿的国家主要有美国、德国、日本、瑞典及韩国等.

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