机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”,是衡量一个国家创新能力和产业竞争力的重要标志,已成为全球新一轮科技和产业革命的重要切入点。近年来,我国机器人产业正处于快速发展期,中央及各地方相关主管部门陆续出台政策规划,在项目支持、平台建设与应用示范等方面为机器人产业发展营造良好的生态环
境。

本期的智能内参,我们推荐中国电子学会的研究报告《中国机器人产业发展报告2019》,围绕产业的规模效益、结构水平、创新能力、集聚情况和发展环境等方面,综合分析全球和我国机器人产业发展趋势及特征。如果想收藏本文的报告(中国机器人产业发展报告2019),可以在智东西(公众号:zhidxcom)回复关键词“nc398”获取。

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一、全球机器人产业发展趋势及特征

1、 整体规模持续增长,服务机器人迎来发展黄金时代

2019 年,全球机器人市场规模预计将达到 294。1 亿美元,2014-2019 年的平均增长率约为 12。3%。其中,工业机器人 159。2 亿美元,服务机器人 94。6 亿美元,特种机器人 40。3 亿美元。

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2019 年全球机器人市场结构

工业机器人:销量稳步增长,亚洲市场依然最具潜力 目前,工业机器人在汽车、电子、金属制品、塑料及化工产品等行业已经得到了广泛的应用。随着性能的不断提升,以及各种应用场景的不断明晰,2014 年以来,工业机器人的市场规模正以年均 8.3% 的速度持续增长。IFR 报告显示,2018 年中国、日本、美国、韩国和德国等主要国家销售额总计超过全球销量的 3/4,这些国家对工业自动化改造的需求激活了工业机器人市场,也使全球工业机器人使用密度大幅提升,目前在全球制造业领域,工业机器人使用密度已经达到 85 台 / 万人。2018 年全球工业机器人销售额达到154.8 亿美元,其中亚洲销售额 104.8 亿美元,欧洲销售额 28.6 亿美元,北美地区销售额达到 19.8 亿美元。2019 年,随着工业机器人进一步普及,销售额将有望接近 160 亿美元,其中亚洲仍将是最大的销售市场。

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2014-2021 年全球工业机器人销售额及增长率

服务机器人:新一代人工智能兴起,行业迎来快速发展新机遇 。 随着信息技术快速发展和互联网快速普及,以 2006 年深度学习模型的提出为标志,人工智能迎来第三次高速发展。与此同时,依托人工智能技术,智能公共服务机器人应用场景和服务模式正不断拓展,带动服务机器人市场规模高速增长。2014 年以来全球服务机器人市场规模年均增速达 21.9%,2019 年全球服务机器人市场规模预计将达到 94.6 亿美元,2021 年将快速增长突破 130 亿美元。2019 年,全球家用服务机器人、医疗服务机器人和公共服务机器人市场规模预计分别为 42 亿美元、25.8 亿美元和 26.8 亿美元,其中家用服务机器人市场规模占比最高达 44%,分别高于医疗服务机器人、公共服务机器人 17、16 个百分点 。

特种机器人:新兴应用持续涌现,各国政府相继展开战略布局。 近年来,全球特种机器人整机性能持续提升,不断催生新兴市场,引起各国政府高度关注。2014 年以来全球特种机器人产业规模年均增速达 12.3%,2019 年全球特种机器人市场规模将达到 40.3 亿美元;至 2021 年,预计全球特种机器人市场规模将超过 50 亿美元。其中,美国、日本和欧盟在特种机器人创新和市场推广方面全球领先。美国提出“机器人发展路线图”,计划将特种机器人列为未来 15 年重点发展方向;2018 年提出《无人系统综合路线图》,明确特种无人系统未来发展的关键技术主题、阶段重点和目标。日本提出“机器人革命”战略,涵盖特种机器人、新世纪工业机器人和服务机器人三个主要方向,计划至 2020 年实现市场规模翻番,扩大至 12 万亿日元,其中特种机器人将是增速最快的领域。欧盟启动全球最大民用机器人研发项目,计划到 2020 年投入 28 亿欧元,开发包括特种机器人在内的机器人产品并迅速推向市场。

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2014-2021 年全球特种机器人销售额及增长率

2、轻型化、柔性化、智能化趋势明显,实践应用场景持续拓展

全球机器人基础与前沿技术正在迅猛发展,涉及工程材料、机械控制、传感器、自动化、计算机、生命科学等各个方面,大量学科在相互交融促进中快速发展,技术创新趋势主要围绕人机协作、人工智能和仿生结构三个重点展开。

1) 工业机器人:轻型化、柔性化发展提速,人机协作不断走向深入

工业机器人更小、更轻、更灵活。 当前,工业机器人的应用场景愈加广泛,苛刻的生产环境对机器人的体积、重量、灵活度等提出了更高的要求。与此同时,随着研发水平不断提升、工艺设计不断创新,以及新材料相继投入使用,工业机器人正向着小型化、轻型化、柔性化的方向发展,类人精细化操作能力不断增强。例如,日本 SMC 致力于为机器人研制高品质的末端执行器,研发的新型汽缸体积缩小了 40% 以上,质量最高减轻了 69%,耗气量最高减少了 29%。日本爱普生首款新型折叠手臂六轴机器人 N2,可在现有同级别机械臂 60% 的工位空间内完成灵活操作;折叠手臂六轴机器人 N6 采用内部走线设计,其折叠手臂可自然进入高层设备、机器、架子等狭窄空间;T3 紧凑型 SCARA 机器人将控制器内置,避免了在设置和维护过程中进行复杂的布线,大大提高了成本效率并保持较低的总运行成本。德国费斯托(Festo)的新型全气动驱动机械臂,将刚性的“抓取”转变为柔性的“围取”,能完成灵活抓取不同大小部件的任务。

人机协作成为重要发展方向。 随着机器人易用性、稳定性以及智能水平的不断提升,机器人的应用领域逐渐由搬运、焊接、装配等操作型任务向加工型任务拓展,人机协作正在成为工业机器人研发的重要方向。传统工业机器人必须远离人类,在保护围栏或者其他屏障之后,以避免人类受到伤害,这极大的限制了工业机器人的应用效果。人机协作将人的认知能力与机器人的效率结合在一起,从而使人可以安全、简便的进行使用。例如,瑞士 ABB 的双臂人机协作机器人 YuMi 可与工人一起协同工作,在感知到人的触碰后,会立刻放慢速度,最终停止运动。德国库卡(KUKA)的协作机器人 LBR iiwa 可以以每秒 10 毫米或50 毫米的速度抵近物体,并在遇到阻碍后立刻停止运动。优傲 e-Series 协作式机器人可设定机械臂保护性停止的停止时间和停止距,并内置力传感器提高精度和灵敏度,满足更多应用场景的需求。

2)服务机器人:认知智能取得一定进展,产业化进程持续加速

认知智能支撑服务机器人实现创新突破人工智能技术是服务机器人在下一阶段获得实质性发展的重要引擎,目前正在从感知智能向认知智能加速迈进,并已经在深度学习、抗干扰感知识别、听觉视觉语义理解与认知推理、自然语言理解、情感识别与聊天等方面取得了明显的进步。例如,英特尔开展自适应机器人的交互研究,实现低成本、多种服务、良好易用的机器人交互。由德国宇航中心、空中客车公司和IBM 合作开发的球形智能机器人 CIMON 于 2018 年 7 月抵达国际空间站,可与宇航员友好交谈,具备向宇航员和相关人员提供技术帮助、警示系统故障等功能。

智能服务机器人进一步向各应用场景渗透随着人工智能技术的进步,智能服务机器人产品类型愈加丰富,自主性不断提升,由市场率先落地的扫地机器人、送餐机器人向情感机器人、陪护机器人、教育机器人、康复机器人、超市机器人等方向延伸,服务领域和服务对象不断拓展。特别是在医疗服务机器人领域,临床应用日益活跃,产品体系逐渐丰富。例如,新加坡 AiTreat 的按摩机器人艾玛内置传感器可测量肌腱和肌肉的硬度,通过人工智能和基于云计算的方法计算出最佳按摩方式,模仿人类的手掌和拇指来进行按摩和理疗。三星推出健康管理服务机器人 Samsung Bot Care,能快速获取血压、心率等健康数据,为用户提供睡眠质量监控、紧急呼叫服务、减压音乐治疗、药物摄入量跟踪以及体育锻炼指导等智能服务,帮助用户管理日常身体健康。

3)特种机器人:结合感知技术与仿生等新型材料,智能性和适应性不断增强

技术进步促进智能水平大幅提升当前特种机器人应用领域不断拓展,所处的环境变得更为复杂与极端,传统的编程式、遥控式机器人由于程序固定、响应时间长等问题,难以在环境快速改变时作出有效的应对。随着传感技术、仿生与生物模型技术、生机电信息处理与识别技术不断进步,特种机器人已逐步实现“感知 – 决策 – 行为 – 反馈”的闭环工作流程,在某些特定场景下,具备了初步的自主能力。与此同时,包括液态金属控制技术和基于肌电信号的控制技术在内的前沿科技将推动新型材料在机器人领域的使用和普及,仿生新材料与刚柔耦合结构也进一步打破了传统的机械模式,提升了特种机器人的环境适应性。例如,德国费斯托公司研制的仿生狐蝠可通过集成机载电子板与外置的运动追踪系统的相互配合,实现在特定空间内进行半自主飞行,可用于军事侦察和通信领域。

替代人类在更多复杂环境中从事作业当前特种机器人已具备一定水平的自主智能,通过综合运用视觉、压力等传感器,深度融合软硬系统,以及不断优化控制算法,特种机器人已能完成定位、导航、避障、跟踪、场景感知识别、行为预测等任务。例如,欧盟 UNEXMI 项目团队开发出地图绘制机器人 UX-1Robotic Explorer,配备数字摄像头、旋转激光线投影仪、多光谱相机、伽马辐射探测器等多种探测感知设备,可以自动在水下漫游并绘制 3D 地图。美国加州大学伯克利分校研发的漂移板双足机器人 Cassie Cal,配备全新的传感器、控制系统、路径规划系统和视觉系统,可以精确估算行驶速度并有效规避障碍物,实现在粗糙不平坦的地形上自主进行滑行、转弯和上下坡。随着特种机器人的智能性和对环境的适应性不断增强,其在军事、防暴、消防、采掘、建筑、交通运输、安防监测、空间探索、防爆、管道建设等众多领域都具有十分广阔的应用前景。

3、 企业愈加注重产品形态创新,网络化与智能化布局齐头并进

当前,机器人领域领军企业加大研发力度,聚焦工业互联网应用和智能工厂解决方案,重视无人车、仿人机器人、灾后救援机器人、深海采矿机器人等产品研发,不断创新产品形态,优化产品性能,抢占机器人智能应用发展先机。

1)工业机器人:工业互联网成布局重点,智能工厂解决方案加速落地

行业龙头发力工业互联网随着新一代信息技术与制造业进一步加速融合,制造业愈加显著地表现出网络化、智能化的前沿发展趋势,机器人龙头企业纷纷落子工业互联网,例如,库卡机器人可与基于云技术的库卡 Connect 相连,实现机器人与设备的联网,实时查看和分析工业机器人的运行状态,减少系统停机时间、进行预测性维护等,并通过大数据分析持续提高生产率、质量和灵活性。ABB 推出 ABBAbility 工业云平台,并与华为展开合作联合研发机器人端到端的数字解决方案,实现机器人远程监控、配置和大数据应用,进一步提升生产效率和节约成本。

重点企业聚焦智能工厂解决方案当前,全球制造业格局面临重大调整,智能工厂作为工业智能化发展的重要实践模式,已经引发行业的广泛关注。例如,发那科(Fanuc)设立 Fanuc Intelligent EdgeLink and Drive(FIELD)平台,能实现自动化系统中的机床、机器人、周边设备及传感器的连接并进行数据分析,提高生产过程中的生产质量、效率、灵活度以及设备的可靠性。三菱电机打造的智能工厂 e-F@ctory,强调“人、机器和 IT 协同”,可以根据数量、品种、交货期等指标的变更,灵活调整生产节奏,削减企业总成本以达到推动高端制造和提高企业价值的效果。安川电机推出 i3-Mechatronics 概念,其中i3 指的是integrated(集成)、intelligent(智能)、innovative(革新),安川电机试图通过对自身机器人、电机等自动化零件组合和集成控制,实现更智能的制造解决方案。

2) 服务机器人:无人车获科技龙头高度关注,仿人机器人研发再度迎来突破

科技龙头企业重点布局无人车随着深度学习算法的兴起,人工智能技术取得了显著进步,目前已在无人车等领域得到了广泛的应用,以谷歌、英特尔为代表的全球科技龙头企业纷纷展开布局。例如,美国谷歌旗下自动驾驶公司 Waymo 计划在美国密歇根州建立世界上第一家专门生产自动驾驶汽车的工厂,将致力于大规模生产可在特定地理区域内和特定条件下进行完全自我控制的 L4 级自动驾驶汽车。英特尔自2017 年收购以色列科技公司 Mobileye 以来,加快布局无人驾驶,2017 年开展全天无人驾驶试验,2018年宣布联合大众汽车、冠军汽车集团致力于自动出租车服务商业化,2019 年着手部署无人驾驶出租车,并计划 2020 年在耶路撒冷地区试运行。

企业加快仿人机器人设计研发步伐当前,机器人正快速向人类的日常生活渗透,家庭、教育、陪护和医疗等行业应用的服务机器人越来越多。与此同时,随着技术不断创新,机器人模仿人类行为的能力逐步提高,人形机器人的设计也得到进一步推广。例如,在经历了液压驱动后空翻、倒地自行爬起、基于视觉和激光感知的物体识别和规避障碍能力的大幅提升,2019 年波士顿动力的人形机器人 Atlas 又掌握了跑步上台阶、行走独木桥等能力,驱动系统和动态运动控制系统不断增强,行动能力越来越逼近人类。

3) 特种机器人:灾后救援机器人研制成热点,采矿机器人开始向深海空间拓展

企业聚焦灾后救援机器人研发近年来全球多发的自然灾害、恐怖活动、武力冲突等对人们的生命财产安全构成了极大的威胁。为提高危机应对能力,减少不必要的伤亡以及争取最佳救援时间,各国相关机构及企业投入重金加大对救灾、仿生等特种机器人的研发支持力度,并形成系列成果。例如,波士顿动力的 SpotMini 机器狗在建筑工地环境下流畅地上下楼梯、绕过障碍物,并且能够使用机械臂上对摄像头对现场进行检查,环境适应性不断提高,未来可用于危险环境下的定位搜索任务。日本三菱重工推出可与消防员协同工作的消防机器人系统,适应石化厂、核电站等人类难以进入的火灾现场,提供多种方案的消防救援方案。

采矿活动向海底延伸催生深海采矿机器人随着人类需求的不断上升和超强度开采,全球陆地矿产资源大量消耗,海底矿藏成为新的目标,联合国国际海底管理局(ISA)已批准 20 余份海底探索和采矿合同,涵盖数十万平方英里海域,深海采矿机器人成为海底勘探与矿藏挖掘的主力。例如,鹦鹉螺矿业公司委托英国企业 Soil 机器动力公司打造了世界上首批深海挖矿机器人,这些机器人在接近零度和超过 150 个大气压下操作,最小的机器人体重达 200 吨,配有摄像头以及 3D 声纳传感器。机器人三个一组,协同作业。由名为“辅助切割机”和“主切割机”的机器人打开通路,并由名为“收集机”的机器人通过内部的管道吸取海水、泥浆,递送到海面的船只中。

二、我国机器人产业发展趋势及特征

1、我国机器人市场需求潜力巨大,工业与服务领域颇具成长空间

2019 年,我国机器人市场规模预计达到 86.8 亿美元,2014-2019 年的平均增长率达到 20.9%。其中工业机器人 57.3 亿美元,服务机器人 22 亿美元,特种机器人 7.5 亿美元 。

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2019 年我国机器人市场结构

工业机器人:智能制造加速升级,工业机器人市场规模持续增长 。 当前,我国生产制造智能化改造升级的需求日益凸显,工业机器人需求依然旺盛,我国工业机器人市场保持向好发展,约占全球市场份额三分之一,是全球第一大工业机器人应用市场。据 IFR 统计,我国工业机器人密度在 2017 年达到 97 台 / 万人,已经超过全球平均水平,预计我国机器人密度将在 2021 年突破 130 台 / 万人,达到发达国家平均水平。2019 年,我国工业机器人市场规模预计达到 57.3 亿美元,到2021 年,国内市场规模进一步扩大,预计将突破 70 亿美元。

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2014-2021 年我国工业机器人销售额及增长率

服务机器人:需求潜力巨大,家用市场引领行业快速发展 。我国服务机器人的市场规模快速扩大,成为机器人市场应用中颇具亮点的领域。随着人口老龄化趋势加快,以及医疗、教育需求的持续旺盛,我国服务机器人存在巨大市场潜力和发展空间。2019 年我国服务机器人市场规模有望达到 22 亿美元,同比增长约 33.1%,高于全球服务机器人市场增速。其中,我国家用服务机器人、医疗服务机器人和公共服务机器人市场规模分别为 10.5 亿美元、6.2 亿美元和 5.3 亿美元,家用服务机器人和公共服务机器人市场增速相对领先。到 2021 年,随着停车机器人、超市机器人等新兴应用场景机器人的快速发展,我国服务机器人市场规模有望接近 40 亿美元。

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2014-2021 年我国服务机器人销售额及增长率

特种机器人:应用场景范围扩展,市场进入蓄势待发的重要时期 。 当前,我国特种机器人市场保持较快发展,各种类型产品不断出现,在应对地震、洪涝灾害和极端天气,以及矿难、火灾、安防等公共安全事件中,对特种机器人有着突出的需求。2019 年,我国特种机器人市场规模预计将达 7.5 亿美元,增速达到 17.7%,高于全球水平。其中,军事应用机器人、极限作业机器人和应急救援机器人市场规模预计分别为 5.2 亿美元、1.7 亿美元和 0.6 亿美元。到 2021 年,特种机器人的国内市场需求规模有望突破 11 亿美元。

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2014-2021 年我国特种机器人销售额及增长率

2、 关键技术突破与多元化应用取得积极进展,部分领域已达到国际并跑

1) 工业机器人:国产化进程再度提速,应用领域向更多细分行业快速拓展

国产工业机器人正逐步获得市场认可目前,我国已将突破机器人关键核心技术作为科技发展重要战略,国内厂商攻克了减速机、伺服控制、伺服电机等关键核心零部件领域的部分难题,核心零部件国产化的趋势逐渐显现。与此同时,国产工业机器人在市场总销量中的比重稳步提高。国产控制器等核心零部件在国产工业机器人中的使用也进一步增加,智能控制和应用系统的自主研发水平持续提高,制造工艺的自主设计能力不断提升。例如,宝鸡秦川机器人生产的 RV 减速机,已形成 17 种规格 60 多种速比的产品系列,年产突破万台;深圳大族激光开发的谐波减速器已可实现客户定制化生产,并且精度与 Nebtesco 等国际品牌相当;秦川机器人关节减速器实现批量化生产及销售,产品成功销往近 200 家国内外机器人生产企业;苏州绿的谐波减速器完成了 2 万小时的精度寿命测试,超过了国际机器人精度寿命要求的 6000 小时;来福谐波通过原材料的改进和齿型设计的优化,更新了产品系列,推出高扭矩谐波系列及超短谐波系列产品,产品在振动和噪音方面进一步改善。

应用快速拓展至塑料、橡胶、食品等细分行业继汽车和电子设备之后,金属制品、电气机械也成为了国内工业机器人的主要应用领域。同时,随着近年来国家对环保和民生问题的高度重视,作为实现自动化、绿色化生产的重要工具,机器人在塑料、橡胶等高污染行业,以及与民生相关的环保、食品、饮料和制药等行业的应用范围不断扩大,应用规模显著提升,对进一步降低环境污染,保障食品药品安全发挥了重大作用。例如,沈阳新松集团将虚拟 / 增强现实技术应用于国内首台 7 自由度协作机器人,实现了快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能,显著降低了应用门槛;中国运载火箭技术研究院以能自动清除太空垃圾的空间机械臂为原型,推出了国内首个面向环卫垃圾分拣领域的机器人,分拣率达 93%,工作效率是传统人工分拣垃圾的 8 倍。

2)服务机器人:智能相关技术可比肩欧美,创新产品大量涌现

智能化相关技术与国际领先水平基本并跑我国在人工智能领域技术创新不断加快,中国专利申请数量与美国处于同等数量级,特别是计算机视觉和智能语音等应用层专利数量快速增长,催生出一批创新创业型企业。例如,优必选发布悟空机器人,可实现拍照、打电话、视频监控、儿童编程、讲绘本、识别人脸、语音操控、定位导航、设备互联等功能,同时悟空融合了人工智能技术,可以做到年龄估算、物体识别,对人体姿态监测后,还能对姿态进行 3D 重建,做到模仿人类的动作。与此同时,我国在多模态人机交互技术、仿生材料与结构、模块化自重构技术等方面也取得了一定进展,进一步提升了我国在智能机器人领域的技术水平。

新兴应用场景和应用模式拉动产业快速发展。 我国已在医疗、烹饪、物流等机器人的应用领域开展了广泛的研究,随着机器人技术水平进一步提升,市场对服务机器人的需求快速扩大,应用场景不断拓展, 应用模式不断丰富。例如,大艾机器人的下肢外骨骼康复机器人艾康、艾动通过国家食品药品监督管理总局(CFDA)认证,可用于因脊髓损伤导致的下肢运动功能障碍患者的步行康复训练,标志着国内下肢外骨骼机器人已经从研发阶段转化为产业化量产阶段。盒马鲜生推出机器人餐厅 2.0 版,可实现机器人送餐、收餐,完成智能化地避障、菜品检测等,通过数字化系统实现对每一道菜的每一个加工环节的监控。京东启用机器人智能配送站,站内采用京东 3.5 代配送机器人,具有自主导航行驶、智能避障避堵、红绿灯识别、人脸识别取货能力。

3)特种机器人:部分关键核心技术取得突破,无人机、水下机器人等领域形成规模化产品

政策引导带动特种机器人技术水平不断进步我国政府高度重视特种机器人技术研究与开发,并通过863 计划、特殊服役环境下作业机器人关键技术主题项目及深海关键技术与装备等重点专项予以引导和支持。目前在反恐排爆及深海探索领域部分关键核心技术已取得突破,例如多传感器信息融合技术、高精度定位导航与避障技术、汽车底盘危险物品快速识别技术已初步应用于反恐排爆机器人。与此同时,我国先后攻克了钛合金载人舱球壳制造、大深度浮力材料制备、深海推进器等多项核心技术,使我国在深海核心装备国产化方面取得了显著进步。

特种无人机、水下机器人等产品研制取得新进展目前,在特种机器人领域,我国已初步形成了特种无人机、水下机器人、搜救 / 排爆机器人等系列产品,并在一些领域形成优势。例如,“海星 6000”有缆遥控水下机器人是我国首台自主研制成功的 6000 米级有缆遥控水下机器人装备,2018 年 10 月,“海星 6000”完成首次科考应用任务,在多个海域获取了环境样品和数据资料。其间,“海星 6000”最大下潜深度突破 6000 米,创我国有缆遥控水下机器人的最大下潜深度纪录。

三、我国各区域机器人产业发展水平

1、长三角地区:综合实力优势突出,依赖制造业基础形成广阔市场发展空间

长三角地区拥有突出的区位发展优势,公路、铁路、桥梁与港口资源密集,生产要素流动程度发达,拥有良好的制造业发展基础与产业配套环境,历来都是改革开放的桥头堡和前沿阵地。工程机械、飞机、船舶、汽车、3C 制造等产业的蓬勃发展,为工业机器人提供了宽广的市场发展空间。以上海和昆山机器人产业基地为核心,覆盖无锡、常熟、徐州、南京、张家港等中心城市,长三角地区机器人产业呈现辐射状布局体系,依托当地科技创新全球影响力与完善的技术、人力及资本对接平台,逐步形成具备国际竞争力的机器人高端研发高地与规模化产业应用生态。

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我国机器人产业发展主要集聚区

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长三角地区机器人产业发展雷达图

2018 年长三角地区机器人总销售收入超过 124 亿元,位于全国机器人产业集聚区域之首。受用工成本提升与订单规模缩减影响,长三角地区机器人产业在 2018 年的平均销售利润率为 13.2%,相比于 2017年度有所下降。长三角地区立足制造业发展优势基础,布局工业机器人全产业链发展,重点突破工业机器人本体软硬件研发、减速机设计制造、控制器开发等高附加值市场。在服务机器人领域,长三角地区拥有多家国内外知名品牌,覆盖传感器、机器视觉、语音语义理解、人机交互等关键技术环节,逐步探索创新商业应用模式。长三角地区分布有 15 座各类规模的机器人产业园区,通过高规格建设园区组织领导机构、完善产业园区配套基础设施、持续加大招商引资政策优惠力度等措施,助力区域机器人产业实现特色化集群发展。

长三角地区机器人本体研发及生产企业占比位于全国产业集聚区域首位,正在逐步摆脱以系统集成为营业收入主要来源的传统发展模式。高端产品收入占比在全国来看并不占排名优势,主要原因在于区域内总销售收入体量较大,高端产品收入尽管绝对值数量可观但相对值并不突出。长三角地区平均核心零部件国产化率领先全国,说明在机器人核心零部件尤其是减速机方面,自主技术渗透程度进一步加强。长三角地区机器人产业结构布局日趋合理,系统集成商比例有所下降,龙头企业凭借对技术的精心打磨和资源的虹吸效应,在机械结构优化、离线编程、多机模拟工作仿真、高精度定位检测等技术和资本密集型领域持续发力,在产品设计水平与可靠性方面逐渐缩小与国外先进品牌的差距。此外,以服务机器人领域初创企业为代表的大量新生市场参与主体不断涌入,长三角地区内一些有潜力的企业在自身成长与市场竞争过程中崭露头角,“独角兽”企业与“瞪羚”企业成为各地方政府激励扶持和资本竞相追捧的对象,区域内机器人产业发展整体结构水平得以进一步优化完善。

2、 珠三角地区:中小规模系统集成企业形成集聚,机器换人步伐不断加快

珠三角地区制造业起步较早,上世纪 70 年代就形成了小规模的加工制造产业集聚,经过四十余年的发展历程,现已形成以高端装备制造、家电制造、食品包装、3C 制造、陶瓷生产等为代表的劳动密集型产业集群。近年来,随着用工成本压力的持续上升,珠三角地区制造企业倾向于通过加快“机器换人”步伐减少人力资源投入,为机器人产品应用提供了潜在市场。珠三角地区机器人产业具有良好的技术研发基础与产业布局环境,重点聚焦于数控设备、无人物流、自动化控制器、无人机等领域,打造自主创新与应用先行的机器人产业发展生态。

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珠三角地区机器人产业发展雷达图

珠三角地区 2018 年机器人产品销售总收入达到 108.5 亿元,其中深圳市以 67 亿元的销售收入居首,佛山、广州和东莞位列其后。2018 年珠三角地区机器人产业平均销售利润率达到 14.4%,虽仍处于全国前列,但相较于 2017 年的榜首位置有所下滑。珠三角地区机器人产业经过五年左右的快速发展时期,市场整体发展态势良好,专业机器人本体生产企业、机器人核心零部件龙头生产企业和国外品牌代理企业等主要参与主体形成差异化竞争格局,大量涌现的系统集成商与初创公司等新进入者持续为市场注入活力。

珠三角地区机器人本体研发及生产企业占比相比于 2017 年度上升一位排名第二,高端产品收入紧随京津冀地区,核心零部件国产化率位于全国中游水平。总体来看,珠三角地区机器人产业结构布局合理,发展环境相对成熟,既在机器人核心技术研发、本体生产、系统集成、场景应用等方面具备全产业链优势,也注重机器人产业与工业大数据、工业互联网、智能制造等新兴技术与业态的融合迭代,致力于打造规模化发展与特色化应用的产业创新生态。珠三角机器人企业通过持续密集的研发投入掌握了一定的核心技术与自主知识产权,不断提升核心零部件自给率,积极探索创新与下游系统集成商的合作模式,围绕工业机器人关键解决方案和服务机器人新兴应用场景开展合理布局,为客户企业实现降本增效与转型升级发展提供有力支撑。

3、 京津冀地区:发挥区域协同发展优势,构建技术研发与业态融合创新高地

京津冀地区地缘相近、人缘相亲,为构建区域产业协同创新与集群发展提供了良好外部支撑环境。在京津冀协同发展战略的有效引导和高效推动下,京津冀三地机器人产业逐步形成优势并存、特色互补的发展格局。北京逐步加快“四个中心”城市建设进程,把握以人工智能为代表的新一代信息技术大规模商用开发与产业落地时代浪潮,重点推动智能机器人产品研发与创意设计;天津基于当地汽车制造、电子信息产业、新能源装备等制造业发展基础,重点突破机器人核心零部件研制与行业应用标志性机器人产品;河北在工业机器人系统集成与特种机器人领域形成一定影响力,依托区域内工业机器人龙头企业与和各类机器人产业园区与创新基地,开展特色化产业布局与生态构建。

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京津冀地区机器人产业发展雷达图

尽管 2018 年京津冀地区机器人企业共获得销售收入 65 亿元较上年有所提升,但受成本上涨及竞品价格压力增大影响,平均销售利润率为 14.7%,较去年有一定程度下滑,仍排名全国第二位。近年来,京津冀地区创新企业及科研机构围绕新一代信息技术展开重点攻关,不断推动机器学习、计算机视觉和语音语义理解等人工智能核心技术在机器人尤其是服务机器人领域的商业化落地应用,为进一步培育潜力市场创造良好发展基础。此外,京津冀地区持续建设各类型机器人产业园区与孵化基地,以设计研发为突破口布局全产业链,发挥集群效应与协同效应补齐核心零部件、机器人本体、机器人系统集成等产业链关键环节短板,不断吸引各类型机器人龙头企业与初创公司入驻发展,打造未来产业全新增长极。

4、东北地区:强化政策引导与产业头部效应,推动区域经济结构实现转型升级

近年来,东北地区积极响应国家供给侧结构性改革“三去一降一补”精神,加快淘汰传统过剩产能与高污染生产方式,爬坡过坎大力优化产业结构,在带来发展阵痛的同时,也给当地机器人、高端装备、新能源制造等新兴产业带来了前所未有的发展机遇。东北地区各地方政府大力支持发展民营经济,不断出台机器人及人工智能产业发展规划与实施细则,重点打造哈尔滨、沈阳、抚顺等地机器人产业集群,鼓励行业龙头企业持续壮大形成规模经济,同时依托各类机器人产业园区建设、人才引进与资本投入等方式积极培育初创企业,围绕新型工业机器人、商用服务机器人、海洋作业与应急救援特种机器人等方向开发设计具有一定市场竞争力的成熟产品,推动东北地区机器人产业规模化、多元化、特色化发展。

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▲东北地区机器人产业发展雷达图

东北地区机器人产业销售总收入达到 86.8 亿元,位于全国中游水平。由于近年来东北地区处于经济结构性调整阶段,营商环境与资本活跃度仍较为低迷,新进入市场的机器人企业数量并未出现大幅增加,以龙头企业驱动产业发展的头部效应愈加明显。东北地区机器人产业平均利润率达到 19.4% 领跑全国,龙头企业凭借良好的市场渠道与品牌影响力,稳步提升产品销量,进一步扩大利润空间并持续占据国内外更多市场份额。作为我国工业机器人产业集聚的重要区域,东北三省因地制宜,结合本地资源环境与产业布局结构制定发展策略。此外,东北地区将持续建设升级明星机器人园区,在龙头企业与地方园区的双向拉动下实现区域内机器人产业集群快速发展。

5、中部地区:把握先进制造业中心建设机遇,加快布局区域特色机器人产业链条

中部地区的机器人产业发展起步时间虽然较晚,但凭借中央及各级地方政府宏观战略布局和政策保障的有力支撑,以及在资源禀赋、企业经营效益、制造技术以及产业发展环境等方面的良好基础,整体发展局面向好,在武汉、长沙、芜湖、洛阳、湘潭等地逐步形成产业集聚。与此同时,区域内机器人应用市场同步建设,各类行业解决方案技术提供方及系统集成商围绕食品加工、纺织业、装备制造业、医药制造业等中部地区传统制造领域加快创新步伐,通过持续发掘新兴市场潜力与客户实际需要,更多发现行业痛点并改进产品与服务形式,助力制造企业实现产业升级与降本增效。

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中部地区机器人产业发展雷达图

2018 年中部地区机器人销售总收入已超过 62 亿元,保持持续增长态势,政策引导和产业集聚带来的规模经济效应凸显。受原材料、零部件和人工成本上涨等因素的交互影响,中部地区机器人产业利润空间被进一步压缩,本年度平均销售利润率仅为 10。5% 左右,暂时落后于全国其他区域,产品与服务附加值亟待提高。整体来看,政策扶持与园区集聚是影响推动中部地区机器人产业发展的两股重要力量:一方面,中部地区各地方政府积极出台促进机器人与智能装备产业发展的指导意见与实施细则,聚焦机器人整机和关键零部件产品研发、产业化应用、集成应用示范、公共服务平台建设等工作,并配套投入专项资金进行重点扶持;另一方面,中部地区通过持续打造典型机器人产业园区,引进机器人骨干企业并培育孵化初创公司,给予入园企业在厂房建设、税收、办公环境、居住环境、资源对接等方面的优惠便利条件,为区域内机器人产业发展提供强劲的全要素支撑。

6、西部地区:基于产业后发优势,发力智能制造领域逐步打造机器人全产业链

西部地区大多处于我国内陆区域,与国际市场接轨较晚,装备制造业市场发育滞后,规模虽大而缺乏核心竞争力,企业生产效率一般且积极性有限,直接影响了当地经济发展水平与百姓生活。机器人产业作为撬动高端制造业发展的强大支点,为西部地区制造业发展与经济腾飞提供了良好的弯道超车条件。遵循先引进后自主的发展模式,西部地区基于产业后发优势,在消化吸收国内外先进机器人研发制造经验的基础上,培育本区域内机器人本体、零部件及智能制造解决方案提供相关企业,逐步打造集研发生产、系统集成、零部件配套、智能化改造和示教培训于一体的机器人及智能装备产业链,在产业规模增长、创新能力激活、发展环境建设等方面取得显著成果,发展前景可期。

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西部地区机器人产业发展雷达图

智东西认为,当前,全球机器人市场规模持续扩大,工业机器人市场增速回落,服务、特种机器人增速稳定。而我国机器人正迎来发展的黄金时期,整体机器人市场进入高速增长期,工业机器人连续七年成为全球第一大应用市场,服务机器人需求潜力巨大,特种机器人应用场景显著扩展,核心零部件国产化进程不断加快。但是,在国内各区域机器人发展水平仍然很不均衡,长三角最为雄厚,京津冀和珠三角区域逐步发展壮大,而东北、中部和西部地区仍旧十分薄弱,在5G、AI技术催动的机器人时代,如何提高我国机器人行业的核心竞争力,在政策、投资、人才等方面依然需要加倍努力。

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