《智能机器人产业现状及问题分析》

  • 来源专题:装备制造监测服务
  • 编译者: zhangmin
  • 发布时间:2020-06-03
  • 在市场需求的推动下,智能机器人的应用范围不断向新兴领域拓展。一方面,工业机器人不但被广泛应用到传统的汽车、金属加工行业,还带动了3C电子行业的应用新热潮。另一方面,面向家居、教育、医疗等领域的服务机器人功能不断丰富,得到了更为广泛的应用。

      值得注意的是,全球智能机器人市场的重心正在从欧美地区转向亚太地区,英国咨询机构ABIResearch研究显示,2020年亚太地区将取代欧洲成为全球最大市场,份额占比将从2015年的19%提升至57%。


      同时,我国服务机器人市场潜力正在快速释放,分别保持着25%和15%以上的增长速度,在人口红利下降、可支配收入增加、中美贸易摩擦等多重因素影响下,今后有可能成为世界最大的智能机器人消费市场。

      智能机器人产业问题分析

      1、我国机器人尖端技术尚未实现全球领先

      机器人是多学科、高科技交叉融合的产物,作为工业后发国,中国在产业基础上相对较弱。在机器人产业中,上游核心零部件直接影响机器人性能,且占本体成本70%以上,但目前我国核心零部件仍依赖进口。同时,我国机器人尖端技术尚未实现全球领先,与国外成熟的工业机器人相比,依然有不小差距,高端市场显著缺失。

      2、服务机器人关键技术待突破,B端市场尚未明确应用方向

      目前,国内将服务机器人定位为满足人类生活质量提高的基础关键设备,部分人工智能技术实现国际领先水平,但从市场需求的角度出发,现有机器人产品尚不能满足用户智能化需求,人机交互、柔顺控制、功能仿生、智能感知等关键技术严重制约服务机器人发展。

      3、产品价格高、功能安全与信息安全难保证导致服务机器人购买疑虑

      国内可量产的服务机器人企业数量较少,由于难以规模化生产,产品成本难降低,而C端市场对产品价格十分敏感,高价格门槛使得服务机器人难以进入大众化消费时代。

      4、行业标准缺失,产品良莠不齐

      机器人产业的发展,必须具备与之相匹配的标准体系。目前,为引导机器人产业的健康发展,我国已发布和正在制定的机器人及相关国家标准100余项。

      但国内机器人技术演进较快,应用场景变化较大,国家标准制定周期较长,通常需要2~3年,而现有标准以工业机器人为主,市场活跃的服务机器人及特定领域应用的特种机器人通常无法找到对应的标准作为质量评定依据,标准制定进程明显滞后于市场发展现状;

      国内已有的机器人标准以强制的安全认证为主,缺乏产品功能性认证,使得部分地方及企业标准执行不到位;同时,行业标准处罚力度不够,围标代价不高,直接导致国产机器人产品良莠不齐。

      中国作为全球最大的机器人市场之一,以2017年市场规模10.5亿为起点,在国内政策、技术、市场需求等多重刺激下快速发展,智能机器人市场规模年均增速保持稳定,将整体市场规模变化与增速波动考虑在内,十年之内,中国会实现大规模商用。

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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:姜山
    • 发布时间:2018-01-04
    • 控制器是工业机器人的三大核心零部件之一,也是工业机器人的大脑,它的好坏直接决定了机器人性能的优劣,因此,不管是ABB、KUKA,还是新松、新时达等国内外各大工业机器人供应商都不约而同地把控制器的主导权掌握在自己手中。 业机器人的发展目标,即开发满足用户需求的工业机器人系统集成技术、主机设计技术及关键零部件制造技术,突破一批核心技术和关键零部件,提升量大面广主流产品的可靠性和稳定性指标,在重要工业制造领域推进工业机器人的规模化示范应用。 作为全球最大的工业机器人市场,中国的工业机器人需求约占全球三分之一左右。在巨大的需求刺激以及国家政策的支持下,中国工业机器人产业也得到了长足的发展,根据相关统计资料显示,2017年1-11月,中国工业机器人累计产量11.817万台,跟去年同比增长68.8%,是增长最快的产品之一。 在此背景之下,工业机器人控制器也实现了爆发式增长。据预测,2017年机器人控制器市场规模达8.78亿元。控制器、软件与本体一样,一般由机器人厂家自主设计研发。目前国外主流机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发,各品牌机器人均有自己的控制系统与之匹配。因此,控制器的市场份额基本和机器人保持一致,国内企业控制器尚未形成市场竞争优势。 工业机器人控制器研究现状 随着微电子技术的快速发展,为处理器的性能越来越高,价格越来越便宜。高性价比的微处理器使得开发低成本、高性能的工业机器人控制器成为可能。 为了保证系统具有足够的计算与存储能力,目前工业机器人控制器多采用计算能力较强的ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片组成。此外,由于已有的通用芯片在功能和性能上不能完全满足某些工业机器人系统在价格、性能、集成度和接口等方面的要求,这就产生了工业机器人系统对SoC(SystemonChip)技术的需求,将特定的处理器与所需要的接口集成在一起,可简化系统外围电路的设计,缩小系统尺寸,并降低成本。 目前国际上还没有专用于工业机器人系统中的伺服通信总线,在实际应用过程中,通常根据系统需求,把常用的一些总线,如以太网、CAN、1394、SERCOS、USB、RS-485等用于工业机器人系统中。 在控制器体系结构方面,其研究重点是功能划分和功能之间信息交换的规范。在开放式控制器体系结构研究方面,有两种基本结构,一种是基于硬件层次划分的结构,该类型结构比较简单,在日本,体系结构以硬件为基础来划分,如三菱重工株式会社将其生产的PA210可携带式通用智能臂式工业机器人的结构划分为五层结构;另一种是基于功能划分的结构,它将软硬件一同考虑,其是工业机器人控制器体系结构研究和发展的方向。 由于硬件大多都是外购,工业机器人供应商几乎都能买到相同的硬件,而软件往往就成为了工业机器人控制器的核心,大部分工业机器人供应商都有自己独立的开发环境和工业机器人编程语言,很多大学在工业机器人开发环境(RobotDevelopmentEnvironment)方面已有大量研究工作,提供了很多开放源码,可在部分工业机器人硬件结构下进行集成和控制操作,目前已在实验室环境下进行了许多相关实验。 随着工业机器人控制技术的发展,针对结构封闭的工业机器人控制器的缺陷,开发“具有开放式结构的模块化、标准化工业机器人控制器”是当前工业机器人控制器的一个发展方向。 下面我们来看看国内外各大工业机器人控制器品牌的现状。 ABB IRC5控制器是ABB研发的工业机器人控制器,由一个控制模块和一个驱动模块组成,可选增一个过程模块以容纳定制设备和接口,如点焊、弧焊和胶合等。配备这三种模块的灵活型控制器完全有能力控制一台6轴工业机器人外加伺服驱动工件定位器及类似设备。如需增加工业机器人的数量,只需为每台新增工业机器人增装一个驱动模块,还可选择安装一个过程模块,最多可控制四台工业机器人在MultiMove模式下作业。各模块间只需要两根连接电缆,一根为安全信号传输电缆,另一根为以太网连接电缆,供模块间通信使用,模块连接简单易行。 KUKA KRC4是库卡开发的一个全新的、结构清晰且注重使用开放高效数据标准的系统架构,这个系统架构中集成的所有安全控制(SafetyControl)、工业机器人控制(RobotControl)、运动控制(MotionControl)、逻辑控制(LogicControl)及工艺过程控制(ProcessControl)均拥有相同的数据基础和基础设施并可以对其进行智能化使用和分享。使系统具有最高性能、可升级性和灵活性。 KEBA KEBA并不是工业机器人生产商,是工业机器人控制器行业为数不多的非工业机器人生产商,他的产品是工业级伺服控制系统,能够实现多自由度工业机器人的控制,该控制系统中通过VxWorks平台或者Windows+RTX实时扩展平台保证软件运行环境的实时性,通过运动规划和运动控制单元可以实现对总线式伺服驱动器的控制,从而达到对工业机器人的精确控制。KeMotionr5000系列控制器是一套完整的面向多轴运动控制系统软硬件模块化控制器。硬件包括KeMotion控制器,以及各种外围模块组成,它们通过以太网或总线的形式与控制器连接,实现面向各种应用的搭配。控制系统软件的核心部分是运行在控制器硬件平台(x86嵌入式微处理器)上一整套软件。自底向上的看,首先底层的OS是VxWorks实时操作系统,这为系统的实时性和可靠性提供了一个基础,同时也为应用软件提供运行环境。 发那科 FANUCRobotR-30iA是发那科研发的新一代工业机器人控制器,具有性能高,响应快,安全性能强等特点。作为唯一集成了视学功能的工业机器人控制器,将大量节约为实现柔性生产所需的周边设备成本。基于FANUC自身软件平台研发的各种功能强大的点焊、涂胶、搬运等专用软件,在使工业机器人的操作变得更加简单的同时,也使系统具有彻底免疫计算机病毒的功能。 安川 安川开发的是基于PC开发的具有开放式结构、网络功能的工业机器人控制器,2016年,安川还推出了配备人工智能的机器人控制,可自动设定焊接条件,高精度预测机器人主体的寿命等。将为启动作业的效率化、缩短机械障碍时的停止时间做出贡献。控制器内的AI可自行寻找最佳的焊接条件,反映至机器人的实际作业中。通常在焊接多个位置时需要设定不同的条件,新控制器中的设定工作部分实现了自动化。在焊接之外,还考虑在涂装、加工等机械臂前端动作需要进行细微设定的用途领域应用。 新松机器人 新松是中国工业机器人的巨头,其SIASUN-GRC机器人控制器具有自主版权、自主开发的实用化、商品化的机器人控制器,该机器人控制器设计合理、技术先进、性能优越、系统可靠、使用方便。采用交流伺服驱动,绝对码盘检测和大屏幕汉字示教编程盒等多项最新技术,形成了先进的高性能机器人控制系统。该系统的整体性能已达到国际先进水平,是国内第一个可商品化的机器人控制器,具有小批量生产能力。 新时达 凭借着在电气控制领域、伺服器与控制器方面近20年的研发积累,新时达已掌握了机器人及运动控制技术,是国产机器人品牌里自主化率最高的公司之一。据悉,新时达机器人智能系统中的机器人本体、控制器、软件系统、驱动控制系统均为自主研发。 广州数控 在丰富的机床数控技术积累基础上,广州数控掌握了机器人控制器、伺服驱动、伺服电机的完全知识产权,其中GSK-RC是广州数控自主研发生产,具有独立知识产权的机器人控制器。 华中数控 华中数控早在1999年就开发出了华中I型机器人的控制系统,经过近20年的发展,在控制器、伺服驱动器和电机这三大核心部件领域均具备较大的技术优势,CCR系列是华中数控自主要发的机器人控制系统。 固高科技 固高科技从2001年就开始研发四轴机器人控制器,2006年涉足六轴机器人控制器,是国内最早研究机器人控制器的企业之一,截止目前,固高控制系统涵盖了从三轴到八轴各类型号机器人,其中技术难度最大的八轴机器人控制系统已经可以实现批量生产。 汇川技术 汇川技术凭借变频器和伺服起家,从2013年扩展到控制器领域,2014年,汇川技术推出了基于EtherCAT总线的IMC100机器人控制器和IS620N总线型绝对值的机器人专用伺服系统,目前主要针对的市场包括小型六轴、小型SCARA和并联机器人等新兴应用领域。
  • 《2018中国服务机器人发展现状及前景分析 家庭化发展成重头戏》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:姜山
    • 发布时间:2018-01-11
    • 2017年12月,工信部发布的《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018-2020年)》指出,要提升清洁、老年陪护、康复、助残、儿童教育等家庭服务机器人的智能化水平,推动巡检、导览等公共服务机器人以及消防救援机器人等的创新应用,并明确到2020年,智能服务机器人环境感知、自然交互、自主学习、人机协作等关键技术取得突破,智能家庭服务机器人、智能公共服务机器人实现批量生产及应用等目标。在全球服务机器人市场加快增长的趋势下,我国服务机器人行业也迎来的发展战略期。   一、行业发展现状   (一)行业市场规模   根据前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国服务机器人行业发展前景与投资战略规划分析报告》数据显示,2012-2017年我国服务机器人市场规模增速保持在两位数。2017年底,我国服务机器人市场规模约20.6亿美元。 2012-2017年中国服务机器人行业市场规模(单位:亿美元)   (二)行业销量规模   根据2012-2017年中国服务机器人销售额占全球服务机器人销售额比重,测算中国服务机器人在2017年销量约212.75万台。 2012-2017年中国服务机器人销售规模(单位:万台)   (三)服务机器人专利申请现状   自2013年起,我国服务机器人每年专利申请数量呈爆发式增长;截至2017年10月,我国服务机器人累计专利申请数量约为4417项,平均年复合增长率达62.61%。 2013-2017年中国服务机器人专利申请数量(单位:项)   (四)行业市场供应现状   目前,我国服务机器人市场主要由科研院所和制造商构成。科研院所通常以高等院校为依托,充分发挥高等院校在科技资源方面的优势,通常借助国家科研项目经费开展科研活动;制造商通常以市场为导向,研发并推出符合市场需求的产品,目前国内领先的服务机器人制造商主要有广州中鸣数码科技有限公司、上海未来伙伴机器人有限公司、北京智能佳科技有限公司等。从区域上看,我国服务机器人供应主要来自上海、昆山、徐州等多个重点城市的机器人产业园。 我国服务机器人供应产业园情况概览   (五)个人/家用服务机器人增长较快   根据前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国服务机器人行业发展前景与投资战略规划分析报告》,2012年-2017年中国专业服务机器人销售额复合增长率达10.46%,个人/家用服务机器人销售额年复合增长率达31.17%,且总体来看,个人/家用服务机器人增长动力较强。前瞻预计,到2023年,个人/家用服务机器人销售额达24.1亿美元。 2012--2017年我国专业服务机器人与个人/家用服务机器人销售额情况(单位:亿美元) 2018-2023年我国个人/家用服务机器人销售额增长预测(单位:亿美元)   二、服务机器人家庭化发展前景   一方面信息高速发展和生活、工作节奏的加快,需要人们从繁杂的家庭劳动中解脱出来;另一方面随着中国老龄化越来越严重,更多的老人需要照顾,社会保障和服务的需求也更加紧迫,而中国多年的计划生育政策之后,已经形成了人口倒金字塔结构,老龄化家庭结构必然使更多的年青家庭压力增大。生活节奏的加快和工作的压力,也使得年轻人没有更多时间陪伴自己的孩子,随之酝酿而生的将是广大的家庭服务机器人市场,例如家庭护理机器人、玩具机器人、安控机器人、清洁机器人都将是最为需要的。   (一)人口老龄化严重加剧市场需求   中国60岁以上老年人口占总人口的比例已达16%,按照国际通行标准,中国已然跨入了老龄化社会的门槛。最近发布的《中国老龄事业的发展》白皮书,表明中国官方已意识到人口老龄化问题的紧迫性。由于人口的快速老龄化,可以预计,服务机器人将大量进入家庭,导致服务机器人家庭化的浪潮。   (二)教育事业对教育机器人的需求将形成一个巨大的市场   在提倡素质教育、通识教育、研究型大学模式的今天,通过教育机器人课程的推广、通过动手组装和编程实践可以拓展青少年的逻辑思维能力,这种寓教于乐的新型教育模式已成为青少年高科技教育的有效手段和工具。同时,中国整体客观形势对学前教育的要求越来越高,伴随着国内学前教育市场的蓬勃发展,针对3-6岁少儿的学前教育娱乐机器人也将具有巨大的市场空间。   (三)日常生活娱乐带来需求   我国是世界玩具生产大国,产量已占全球市场的3/4,但由于技术水平方面的原因,目前我国玩具出口主要以加工贸易为主,自行设计开发的玩具大多停留在中低档水平,品种单一,技术含量低。因此,娱乐机器人的发展将为高档玩具开辟一个新的方向。