協(xié)作機器人激戰(zhàn)正酣：國產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化加速、新興廠商緊追、機電一體化

時間來到2023年，“疫情”不再是熱門詞匯，消費不振、內(nèi)需不足、出口下滑等外部因素被提起的頻率明顯上升，疫情后的疤痕效應顯現(xiàn)，深刻影響著各行各業(yè)的復蘇節(jié)奏和預期情緒。

于協(xié)作機器人行業(yè)而言，最大的命題已經(jīng)從過去的“求生存”轉(zhuǎn)為“謀發(fā)展”，部分廠商開啟上市進程，部分廠商加大出海布局，部分廠商開啟價格白刃戰(zhàn)，價格屠夫再次襲來……焦慮的情緒似乎在蔓延。

高工機器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2022年全球協(xié)作機器人銷量7.85萬臺，同比增長17.22%，從2016年到2022年，全球協(xié)作機器人銷量年均復合增速為38.87%。

然而，2022年，中國協(xié)作機器人銷量同比2021年下滑9.73%，為2.49萬臺。其主要原因為區(qū)域性疫情頻發(fā)導致科研教育、商用領(lǐng)域的需求放緩，以及以3C為主的下游需求疲軟的影響下，四軸協(xié)作機器人銷量出現(xiàn)一定幅度的下滑，導致整體銷量出現(xiàn)波動。

GGII預計，3C行業(yè)需求疲軟的影響將延續(xù)至2023年，未來協(xié)作機器人行業(yè)將進入平穩(wěn)增長期。預計至2026年，中國協(xié)作機器人銷量將接近10萬臺，市場規(guī)模將超過60億元。未來六軸及以上協(xié)作機器人將進入一段平穩(wěn)增長期。預計至2026年，中國六軸及以上協(xié)作機器人銷量將接近6萬臺，市場規(guī)模接近60億元。

為厘清協(xié)作機器人的發(fā)展脈絡(luò)，幫助協(xié)作機器人產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)及投資機構(gòu)了解當前協(xié)作機器人行業(yè)的最新態(tài)勢，把握市場機會，《2023年協(xié)作機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍皮書》由此而誕生。

2023年9月20日，中國工博會同期，高工機器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）聯(lián)合中科新松、大族機器人、長廣溪智造、遨博智能、艾利特機器人、天機智能、鑫精誠傳感器、來福諧波、康士達、神源生智能、藍點觸控等11家參編單位重磅發(fā)布《2023年協(xié)作機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍皮書》，洞察協(xié)作機器人產(chǎn)業(yè)最新全貌。

此外，發(fā)布會上還設(shè)置了兩場圓桌對話。中科新松副總經(jīng)理許小剛、遨博智能副總裁洪帥、天機智能CTO黃紹平、鑫精誠傳感器董事長吳浩、來福諧波董事長張杰、大族機器人CEO王光能、艾利特機器人市場總監(jiān)王柏棠、長廣溪智造創(chuàng)始人及執(zhí)行董事吉峰、康士達總經(jīng)理袁強、南京航空航天大學教授及神源生智能董事長戴振東、藍點觸控CEO劉吳月，來自11家參編單位的代表們圍繞協(xié)作機器人產(chǎn)品迭代方向、成本控制、應用剛需、下一個批量化應用場景、大語言模型等相關(guān)議題展開了探討與交流。

本藍皮書以協(xié)作機器人為核心，重點闡述了核心零部件的發(fā)展態(tài)勢，其中包含減速器、無框力矩電機、關(guān)節(jié)模組、工控機、力傳感器、電動夾爪等，結(jié)合協(xié)作機器人產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的技術(shù)特點，剖析協(xié)作機器人市場和技術(shù)脈絡(luò)，同時對協(xié)作機器人的應用行業(yè)、應用場景和應用趨勢進行分析。

零部件發(fā)力方向：機電一體化

從產(chǎn)業(yè)鏈方面來看，協(xié)作機器人的上游核心零部件主要包含無框力矩電機、伺服驅(qū)動、減速器、力傳感器、編碼器等。

在減速器方面，由于協(xié)作機器人產(chǎn)品負載3-20kg左右，其使用的機器人用減速器一般為諧波減速器，根據(jù)其市場銷量來看，市面上以六軸協(xié)作機器人為主，少量是七軸協(xié)作機器人。GGII數(shù)據(jù)顯示，2022年中國六軸及以上協(xié)作機器人減速器需求量為11.7萬臺，預計到2027年需求量將超過45萬臺。

來福諧波是國產(chǎn)精密傳動解決方案優(yōu)質(zhì)供應商，深耕行業(yè)超10年。其自研自產(chǎn)諧波減速器、力矩電機、編碼器、驅(qū)動器、精密軸承、行星減速器等精密傳動產(chǎn)品，形成諧波減速器、關(guān)節(jié)模組及精密零部件三大業(yè)務(wù)版塊。目前，來福的諧波減速器國內(nèi)市場份額超30%。其年產(chǎn)量15萬臺，出貨量位居國產(chǎn)TOP2，預計2024年年產(chǎn)量達到30萬臺。

此外，機電一體化逐漸成為零部件企業(yè)未來發(fā)力方向，國內(nèi)外主要企業(yè)紛紛開發(fā)一體化模塊。目前，國產(chǎn)廠商如泰科伺服、大族機器人、來福諧波、同川精密、零差云控、精谷智能等已實現(xiàn)模塊化關(guān)節(jié)的供應。模塊化關(guān)節(jié)模組，可以理解為一體化的解決方案，可以大大縮短供應鏈環(huán)節(jié)，降低本體企業(yè)研發(fā)成本，并可提升產(chǎn)品易用性及靈活性。

來福自研自產(chǎn)的諧波減速器、無框電機、編碼器、制動器和驅(qū)動器等機電產(chǎn)品集成整合，來福模組具有輕量化、模塊化、裝配方便、便于維護等優(yōu)點。除了標準型號外，來福模組可滿足不同客戶不同場景的定制要求，在機器人、機床、半導體、自動化設(shè)備、新能源、精密測量儀器、航天設(shè)備相關(guān)等領(lǐng)域均有突破性的探索。

工控機(IPC)即工業(yè)控制計算機，具有重要的計算機屬性和特征。在工業(yè)應用中，機器人需要進行大量的數(shù)據(jù)采集和傳輸，工控機可以通過高速的數(shù)據(jù)采集卡和通訊接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集和傳輸。同時，工控機還可以實現(xiàn)機器人的故障診斷和維護，提高機器人的運行效率和穩(wěn)定性。

目前國際工控機品牌主要有德國西門子、日本康泰克、德國倍福、奧地利貝加萊、日本歐姆龍等。近幾年來，國產(chǎn)工控機亦有明顯的進步，代表廠商有臺系的研華和凌華，大陸系廠商有研祥、華北工控、康士達、穩(wěn)信智能、恒邦新創(chuàng)、源控電子等。

康士達專注工控板卡、整機、智能系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)已有十余年，核心產(chǎn)品主要有智能邊緣控制器U12TK、機器視覺控制器Q6AMV等。其所有的產(chǎn)品均擁有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)，產(chǎn)品廣泛應用于工業(yè)控制、機器視覺、機器人、邊緣計算、自動駕駛、三維建圖、嵌入式軟件等尖端智能行業(yè)。

康士達主要掌握了多項核心技術(shù)。其中，在寬溫、三防、寬壓設(shè)計、短路、過流過壓保護、EMD/EMC防護、浪涌、絕緣、平衡、抗震等方面，康士達有很多獨到之處，能夠為客戶在各種環(huán)境的應用提供助力。在軟件開發(fā)方面，康士達精通底層BIOS、EC等開發(fā)，可為客戶定制特色功能。此外，康士達還精通MCU、ARM32的固件開發(fā)，滿足工業(yè)場景硬件的靈活擴展。

國產(chǎn)六維力傳感器產(chǎn)業(yè)化加速

隨著協(xié)作機器人智能化研發(fā)不斷深入，人工智能技術(shù)在協(xié)作機器人領(lǐng)域的進一步融合應用，協(xié)作機器人將集成先進的機器人技術(shù)和算法技術(shù)，以及豐富的傳感器和高度柔性化的未端執(zhí)行器等，更加智能化地完成各項復雜的任務(wù)。

六維力傳感器常用于力的作用點隨機變化，且對測量精度要求較高的場景，是最適合協(xié)作機器人應用的力傳感器之一。隨著國內(nèi)入局力傳感器領(lǐng)域的廠商越來越多，目前國產(chǎn)六維力傳感器相關(guān)廠商正逐年增加，如鑫精誠傳感器、藍點觸控、坤維科技、神源生智能、海伯森等，均已有相關(guān)的產(chǎn)品落地并進入產(chǎn)業(yè)化應用。

GGII數(shù)據(jù)顯示，2022中國六維力/力矩傳感器市場規(guī)模2.39億元，同比增長52.04%。GGII預計，2023年中國六維力/力矩傳感器市場規(guī)模有望突破3億元，到2027年中國六維力/力矩傳感器市場規(guī)模將超過15億元，2023-2027年年復合增長率超過45%。

鑫精誠傳感器是國內(nèi)最早一批進入六維力傳感器研發(fā)和應用的非研究型企業(yè)。依托于強大的研發(fā)和交付實力，可以快速為客戶定制各種應用場景的六維力傳感器。近年來，鑫精誠傳感器在銷量上增長速度飛快，僅僅在3C智能裝配行業(yè)，六維力傳感器的年銷售量已經(jīng)超過2000只。

鑫精誠傳感器獨特開發(fā)純結(jié)構(gòu)解耦的結(jié)構(gòu)，可以大大的節(jié)省標定和制造時間和成本。鑫精誠傳感器核心產(chǎn)品六維力傳感器直徑跨度從9.5mm到300mm，力量程跨度從5N到50KN，力矩量程跨度從0.IN.m到1000N.m，可覆蓋大部分應用領(lǐng)域:該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)包括中空式、法蘭式、IP68深水、微型式、自帶緊固螺釘式等，幾乎覆蓋了常規(guī)六維力傳感器的所有結(jié)構(gòu)。

藍點觸控致力于機器人柔性力控傳感器及力控技術(shù)的開，核心團隊來自于航天科技集團、中國科學院等知名機構(gòu)。其產(chǎn)品包括高精度六維力傳感器、機器人關(guān)節(jié)力矩傳感器、力控工藝算法庫、柔性力控打磨工作站。機器人六維力傳感器與關(guān)節(jié)力矩傳感器累計出貨量達數(shù)萬臺。機器人關(guān)節(jié)力矩傳感器占據(jù)國內(nèi)80%以上市場份額。

藍點觸控力傳感器主要包含解耦算法、結(jié)構(gòu)解耦設(shè)計、高精度數(shù)據(jù)采集、多軸同步校準四個方面核心技術(shù)，可滿足復雜環(huán)境對力傳感器和力控系統(tǒng)的高精度、高帶寬和易用性需求。其中，Joint系列關(guān)節(jié)力矩傳感器適用于關(guān)節(jié)力控機器人、醫(yī)療手術(shù)機器人、工業(yè)自動化、裝配、科研、打磨等領(lǐng)域。

神源生智能是一家致力于力測試技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。其依托南京航空航天大學雄厚的力學、特種加工和儀器設(shè)計等學科基礎(chǔ)，掌握了兼顧高剛度和高靈敏度的應變式多維力傳感器正向設(shè)計及結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，建立了完整的產(chǎn)品質(zhì)量保障體系，實現(xiàn)了高性價比六維力傳感器、測力陣列和機器人的力控應用。

神源生智能的核心產(chǎn)品主要有中空環(huán)式六維力傳感器、XLH系列數(shù)字六維力傳感器、DTH系列經(jīng)濟型數(shù)字六維力傳感器、超大量程傳感器、運動力學測試平臺等。目前，神源生智能的六維力傳感器累計出貨1000多臺。

本體：行業(yè)集中度高，新興廠商緊追

GGII認為，從長期來看，協(xié)作機器人國產(chǎn)替代是主基調(diào)。2022年，國內(nèi)區(qū)域性疫情影響，外資廠商產(chǎn)品交付受到較大阻礙；同時，隨著下游客戶對本土品牌認可度逐漸提高，國產(chǎn)廠商本土化優(yōu)勢逐漸放大，國產(chǎn)協(xié)作機器人在各個下游行業(yè)中的份額實現(xiàn)快速提升。

GGII數(shù)據(jù)顯示，2022年，國產(chǎn)廠商六軸及以上協(xié)作機器人本體銷量市場份額由2021年的78.98%上升至84.52%，較上一年同比上升5.54個百分點。

從競爭格局看，2022年中國協(xié)作機器人市場TOP10廠商中，國產(chǎn)廠商占據(jù)8席，從銷量層面看國產(chǎn)品牌已處于主導地位。

其中以遨博智能為首的前三甲企業(yè)占據(jù)超過50%的份額；優(yōu)傲機器人在中國市場份額有所下滑；大族機器人、中科新松、艾利特機器人等廠商憑借較全的產(chǎn)品體系在多個細分行業(yè)取得較大突破。

遨博智能專注協(xié)作機器人研發(fā)生產(chǎn)和銷售已有8年，模塊化關(guān)節(jié)集成諧波減速器、電機、剎車、編碼器、關(guān)節(jié)驅(qū)動板于一體等核心零部件均由遨博自主研發(fā)。發(fā)展多年，遨博智能開發(fā)了具有全部知識產(chǎn)權(quán)的協(xié)作機器人產(chǎn)品,實現(xiàn)核心部件全部國產(chǎn)化，打破了國外長期壟斷。

自成立以來，遨博智能推出iS系列、iH系列、C系列、E系列協(xié)作機器人以及海納系列復合機器人，產(chǎn)品負載范圍覆蓋3kg-25kg，豐富的負載和工作半徑選擇，滿足大部分應用場景的同時，為客戶提供更多產(chǎn)品選型和更精準的成本控制，實現(xiàn)效益最大化。截止目前，遨博智能在大健康領(lǐng)域的協(xié)作機器人累計出貨近6000臺，在行業(yè)內(nèi)銷量第一。

艾利特機器人專注面向未來的新一代協(xié)作機器人。從底層的操作系統(tǒng)、嵌入式的硬件軟件、工藝包與頂端算力、協(xié)作機器人的模組關(guān)節(jié)技術(shù)等方面均為自主研發(fā)，具有高性價比、高負載自重比、高穩(wěn)定性的優(yōu)勢，在安全性、易用性、擴展性、維護性、輕便性等方面打破國外技術(shù)壁壘。

艾利特機器人的核心產(chǎn)品有CS625、EC64-19、CS520H地平線、CS66F力控、CS66AZ等型號協(xié)作機器人。截至目前，艾利特機器人全球累計銷量近10000臺。另外，自2023年以來已經(jīng)發(fā)布新產(chǎn)品26款，成為該賽道針對細分應用場景產(chǎn)品發(fā)布最多、技術(shù)更新迭代最快的企業(yè)之一。

大族機器人源于大族激光，已積累十多年電機、伺服器和運動控制經(jīng)驗，機器人核心零部件自主可控。大族機器人的產(chǎn)品重復定位精度高，100%速度的精度在延遲200ms（機器人到達點位200ms后進行拍照測試）的情況下能達到±0.02mm；新一代智能7軸協(xié)作協(xié)作機器人MAiRA重復定位精度可以達到6-10μm。

大族機器人的核心產(chǎn)品主要包含Elfin系列、Elfin-Pro系列、S系列、Elfin-Ex防爆型等系列。其中，Elfin-Pro（E-Pro）系列協(xié)作機器人，實現(xiàn)了一體化末端力控、一體化AI視覺，拆箱即用。此外，它采用的是內(nèi)走線布局方式，進一步提升機器人抗干擾能力，使之可以適應更復雜的生產(chǎn)環(huán)境。

作為國內(nèi)協(xié)作機器人較早的先行者，中科新松可以說是協(xié)作機器人系列最豐富的廠商之一。自2014年成立以來，中科新松共計創(chuàng)新研發(fā)了包括多可協(xié)作機器人和多可移動協(xié)作機器人在內(nèi)的2大系列20余種產(chǎn)品。目前，其產(chǎn)品主要應用于包括汽車、能源、半導體、3C、食品藥品、建筑、電力、教育科研、印刷、航空航天、鐵路、服務(wù)等在內(nèi)的數(shù)十個行業(yè)。

在核心技術(shù)方面，為實現(xiàn)多可協(xié)作機器人DUCO Cobot的輕量化以及集成化，解決了高功率密度的機電控一體化關(guān)節(jié)高度集成的技術(shù)難題，實現(xiàn)200-3000W驅(qū)動功率，最終關(guān)節(jié)控制精度達到5角秒。此外，中科新松產(chǎn)品的碰撞檢測功能采用伺服級的碰撞檢測策略，滿足響應的實時性。

此外，以長廣溪智造、天機智能為代表的新興協(xié)作機器人廠商開始嶄露頭角，在3C、機械加工等泛工業(yè)領(lǐng)域中開始起量。

長廣溪智造開創(chuàng)性地定義了新一代“車規(guī)級高速協(xié)作機器人”，其生產(chǎn)過程、測試方法、質(zhì)量管控符合IATF16949:2016國際汽車質(zhì)量管理標準。以智能柔性運動控制技術(shù)為核心，其全系列協(xié)作機器人的伺服電機、伺服驅(qū)動器、編碼器、控制器、示教器、關(guān)節(jié)機構(gòu)等部件全部自研。

長廣溪智造協(xié)作機器人產(chǎn)品分C、G、X系列，每個系列包含多種規(guī)格型號。長廣溪智造C系列協(xié)作機器人主要面向“服務(wù)領(lǐng)域”，主打性價比。機械手臂外觀主體顏色為亞銀色，綠色為配色。C3、C6機型配置迷你型控制盒，C6-DK機型在底座內(nèi)集成控制器，占地面積更小，客戶可根據(jù)項目情況靈活選型。

天機以機器人及控制系統(tǒng)為核心，聚焦機器人產(chǎn)品及應用，深入工藝端，面向泛工業(yè)及商業(yè)兩大領(lǐng)域，為客戶提供標準化產(chǎn)品及服務(wù)。天機具有中小負載全類型機器人產(chǎn)品矩陣，自研天機Fusion控制系統(tǒng)，全面覆蓋不同應用場景，充分滿足客戶多樣化需求。天機是國內(nèi)為數(shù)不多同時面向泛工業(yè)及商業(yè)，產(chǎn)品同時涵蓋協(xié)作機器人及工業(yè)機器人（SCARA、六軸）。

天機已深入多個行業(yè)，與頭部企業(yè)達成戰(zhàn)略合作，在3C、汽車電子、新能源、家電、食品等行業(yè)都有成熟案例。截止2022年底，使用天機產(chǎn)品的客戶已超800余家，在線穩(wěn)定運行機器人超10000臺套。

經(jīng)過幾年的市場培育，協(xié)作機器人應用行業(yè)日益廣泛。GGII認為，協(xié)作機器人相較于傳統(tǒng)工業(yè)機器人具有更廣的應用面，涵蓋工業(yè)與商業(yè)服務(wù)領(lǐng)域，從應用的角度看，協(xié)作機器人在兩類場景中所帶來的核心價值有所差異，工業(yè)領(lǐng)域主要是以替代人，降本增效為主要目的；商業(yè)服務(wù)領(lǐng)域則更多的強調(diào)機器人帶來額外價值，替代人并非首要目的，更重要的是打造創(chuàng)新型的服務(wù)業(yè)態(tài)。

隨著協(xié)作機器人技術(shù)的不斷進步，易用性、安全性和智能性有望獲得提升，屆時協(xié)作機器人在各領(lǐng)域的應用邊界將日趨模糊。協(xié)作機器人將不僅是機器人，更是智能工具和智能伙伴。