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机器人的世界,众生平等:都是机器界打工人,大家卯足了劲儿不掉链子。

工业机器人在生产线上包揽了焊接、码垛、搬运等苦活儿;教育机器人有的化身为智能化的积木玩具,寓教于乐,有的搭载了智能对话AI,陪伴成长;农业机器人搞定采摘、喷药、除草等环节,让"锄禾日当午"成为过去时……

一个理想的未来里,所有劳力的工作都可以交接给机器人,让它们为我们冲锋陷阵。

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但现在看来,这并不容易,机器人领域和芯片领域一样,都存在被欧美"卡脖子"的问题。

应用最广泛、与产业结合最深的工业机器人,它的核心零部件,都掌握在"机器人四大家族"手中。四大家族是日本的发那科、安川电机、瑞士的ABB和德国的库卡,如你所见——没有一家是中国的。而它们吃下了中国机器人产业70%以上的市场份额,全球市场的50%。(*2016年库卡被美的收购)

当"Made in China"的标识传遍全球,鲜有人知的是,不仅很多产品只是代工,甚至连产线上使用的机器人,都来自于欧美。

想要摘掉低端制造、劳动密集型产业的帽子,机器人产业振兴势在必行。在《中国制造2025》规划里,机器人被列为需突破的重点领域之一。无论如何,这条路上,依然遍布荆棘。

别"装蒜",其实你已经离不开机器人了

你知道自己有多依赖机器人吗?

可能你会回答,自己从来没有花钱购买过任意一台机器人。但等等,只要你身处在这个社会,或多或少,总享受过机器人的劳动成果。

当你在电商平台上下了一单,机器人就开始为你所下的单子工作了。系统计算出商品所在位置后,智能仓储机器人钻入货架底下,把整个货架背起来,送到分拣员面前。分拣员原地站着不动,就能轻松完成分拣。

这套"货架到人"的方案,最早由亚马逊的KIVA机器人完成落地,工作效率是传统模式的2-4倍,准确率提升到99.99%。此后国内公司Geek+、快仓、海康机器人等,纷纷入局。

它让物流成本大幅下降,根据Geek+算的账。一台类KIVA机器人三班倒不间断使用,相当于1.25名工作人员。而它能使用5年以上,成本大约是1名工作人员1年的薪酬。算下来,人力成本压缩了6倍以上。

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部分头部电商还自研了智能仓储机器人体系,以自建物流的京东为例,它为自己打造了涵盖分拣、搬运、巡检的仓储系统,十余种机器人各有分工,无人化程度更高。其中,货物分拣由六轴机械臂来完成;货物搬运依靠AGV搬运机器人,巡检机器人还替代了安保人员,能对粉尘、烟雾、温感等即时测量,及时警报。

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假如你说,你从不网购。没关系,机器人依然渗入了你的生活。

当你购买了一辆汽车,它背后的诸多生产环节其实都依赖于机器人,尤其是组装。汽车行业人类与机器人的比例约为10:1,当主机厂收到各类配件后,会交由机器人完成焊接、喷漆等工序。机器人还在电子电气产业广泛应用,你的手机会经由机器人完成触摸屏检测、擦洗、贴膜等流程。

尽管名字里有个"人"字,但运用在汽车、手机生产环节上的机器人,往往不具备"人形",它们更像是一个个触手。多关节的机械手造成了它们类人的特性,也因此能完成更多高精度的工作。

多关节协作运动(标准工业机器人为六轴),还要保证作业精度,这不简单,国内相关技术落后机器人四大家族约15年左右。尤其是工业机器人的三大核心零部件,控制器、伺服电机和减速器。

这三个零部件可谓多关节机器人的灵魂。机器人的每个关节都需装上伺服电机,它是发力的"肌肉",能把收到的电信号转换成角位移或角速度输出。控制器则担任了"木偶师"的职责,它在收到工作指令后,向每一个伺服电机发出精准运动的电信号。减速器则是运动传导装置,把伺服电机的转速降到工业机器人各部位需要的速度。

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此前所提的两种机器人,智能仓储机器人伴随电商而起,近年来关注度极高,而中国场景完备、入局早,哪怕PK亚马逊的技术,依然不输。

但工业机器人"卡脖子"现象严重,国外在1961年就在通用汽车的车间里用上了工业机器人,而国内相关产业的萌芽发展,大约是在20世纪末。

除了有广泛应用案例的工业与仓储物流,机器人正加速进入服务领域——比如酒店服务,承担送餐、清扫工作;比如家庭使用,有扫地机器人、娱乐机器人;比如医疗领域,应用于智能假肢、抓药……机器人的繁荣日,到来了。

机器人的市场空间巨大。根据中投产业研究院发布的《中国机器人行业"十四五"发展趋势与投资机会研究报告》,2019年时,中国机器人市场达588.7亿元。其中,工业机器人占比6成。全球的工业机器人有43%左右被中国市场所消化。

随着人工成本上升,机器人的未来使用量还会快速增长。


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说起技术受限,中国机器人"流下眼泪"

中国工业机器人的生产能力乍看不低,总体份额达45%。但国内厂商更多地集中在产业链下游,相应地,利润率严重受到挤压。

按产业链来看,上游是核心零部件,控制器、伺服电机和精密减速器,分别占据成本的12%、22%、32%;中游是机器人本体,也就是机器人的整体架构,包括机座和执行机构,占成本的22%左右——也就是说,下游的集成应用,只能分到12%。

而中国的机器人生产,主要就集中在集成应用领域,比例高达9成。系统集成商们购买本体和核心零部件后,安装配套系统以完成特定功能,并销售给工厂。没有核心技术作为护城河,低价竞争现象非常严重。

即便是做中游本体制造的企业,技术能力也不强。根据2018年中信部的数据,当时我国的200家机器人本体制造企业,多以组装和代工为主,议价权不强。它们之所以能持续盈利,依赖的是政府及产业园对机器人行业的各项补贴。

此外,市场需求在2018年和2019年连续下滑,需求萎缩也让产业链压力骤增。工业机器人目前主要应用于汽车制造、电子电气行业,2018年以来实体经济下行,导致汽车消费增长放缓,而手机等电子产品也缺乏突破性创新,扩大产能、自动化的需求没那么强烈,工业机器人周期性遇冷。

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因此,近年来工业机器人的日子并不好过。

同质化价格战,也发生在智能仓储机器人领域。据甲子光年的报道,2012年~2020年期间,行业毛利率从80%左右下降到基本没钱赚。而类Kiva"货架到人"方案中单台AGV(自动驾驶导引车)的售价,也从2012年的约25万元降到了约5万元。该领域内,Geek+、快仓、海康机器人建立头部地位后,长尾玩家进入了价格战漩涡。

找弯道来超车,可以,但"苦功夫"还是得花

当人成为病毒传播者,产线防疫全线收紧,自动化生产成为最佳选择。如果在天眼查上搜索,会发现经营"机器人、自动化装备、销售"的企业,在2020年增加了162家,比2019增长34%。

投融资领域,2020年也是一个机器人大年,投融资总额达到268亿元,这个额度在过去十年大约能位列第三。相比于前几年,还能明显发现VC投资的一个新趋势,对增量市场关注更多了。

国产机器人赶超有两条路子——

一条是做"国产替代",补短板。也就是在工业机器人领域花工夫,专心攻克伺服电机、控制器、减速器,通过尽早全产业链国产化来降低成本,打破美日欧的上游垄断。

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另一条则是"拓展增量",加长板。造六轴工业机器人不行,完全可以掉头去做对精细化操作要求低、对智能水平要求高的机器人品类。我国AI技术在全球也有一席之地,服务机器人不香吗?它们可不需要机械臂。

目前,这两条路都有了一定的成果。

·① 拓展增量:测温机器人成功了,更多服务机器人正在蓄力。

新冠疫情出现后不过两三个月,机器人行业已经回过味来,消杀机器人、测温机器人迎来爆发。单单中智卫安一家公司,去年测温门岗机器人的销量就达到了1万台。据官方介绍,疫情刚开始时,该类机器人还没有实现量产,而到了2月份,月产能已经达到2000~3000台。

而如果你认真观察,会发现越来越多服务机器人,开始与我们直接接触了。

以酒店机器人为例,2017-2018年期间,出货量能达到百台的厂商,已算是了不起。但2019年上海宣布禁止赠送牙刷等一次性日用品,导致酒店的物品配送压力骤增,酒店机器人一下接过配送职责,全年出货量近千台,超过前两年总和。2020年"无接触配送"的火爆,让酒店机器人再迎增长。

此类配送机器人也进入了医院等场景,京东科技的室内运送AI机器人,就已落地上海公共卫生临床中心,节约医院50%的人力。"运送"功能从物流配送衍生出来,可谓京东的老本行,而它其实可以被运用于多个场景,比如运送卷宗、药品,解决掉非专业性的职场工作,未来可能会成为人类的日常工作伙伴。

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京东科技室内运送AI机器人落地上海公共卫生临床中心

盘点一下服务机器人领域的国内企业,名单很长,且遍及各个领域,比如楼宇配送、餐厅送餐、娱乐机器人、教育机器人等等,家庭机器人更是使用广泛,已进入千家万户。

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京东科技自主研发的AI机器人系列产品

服务机器人的上游核心零部件与工业机器人不同,工业机器人讲究精细化操作,服务机器人看重互动、在人流密集场所避障移动,它的上游核心是芯片、算法、激光雷达;中游是功能模块;下游就需要适应应用场景。

从这个产业链来看,中国其实没有明显劣势。

算法方面,人脸识别、自然语言等技术国内已经非常成熟。应用场景中国齐备,得益于巨头的跑马圈地,甚至在物联网落地应用经验上可能还要更胜一筹。激光雷达实现了导航功能,它也在工业机器人、无人驾驶领域使用,现国内有思岚科技、禾赛科技等成熟企业。

就算是芯片,中国缺的是先进制程技术,尤其是10nm以下,倘若只实现简单服务,如擦窗机器人,对制程要求不高,产能其实极充沛;何况国内在AI芯片设计方面也在奋起直追,甚至跑出了地平线科技这样的独角兽。

服务机器人的蛋糕还在不断变大。

疫情催生的"无接触服务"只是短期刺激因素,长期看来,国内劳力人口下降,加上劳动结构转型,才是根本原因。原本的低端服务类工作,会越来越多地被机器人所取代。

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京东科技机房AI巡检机器人落地工商银行数据中心

② 国产替代:有进步,但与国际水准依然差距明显。

打开知乎,搜索"国产工业机器人目前发展到了什么水平?",高赞第一的答案就放了三则视频,视频里,外国厂商ABB十年前的工业机器人,控制精度还高于国内厂商2018年的水平。

不过换个角度想,目前核心零部件都能找到国产替代,只是性能上与国际厂商存在差距。

伺服电机领域,汇川技术和禾川科技近年来发展较快,市占率为6.2%与1.5%。相比国外产品,国内伺服电机的动力输出功率基本相同,但产品的响应速度和稳定性依然不足,体积也无法做到极小巧,难以满足部分机器人对于体积控制的要求。

工业机器人领域的减速器又可分为两块,谐波减速器简单紧凑,用于低载荷部位;RV减速器承载能力强,但结构复杂,体积较大。前者有头部厂商绿的谐波,向全球第一大协作机器人公司Universal Robots供货。而上海机电、南通镇康、秦川发展等公司则实现了RV减速器的量产。

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自研控制器的国内厂商有埃斯顿、新松、埃夫特、广州数控等,它们在机器人运动算法上与国外尚存差距,如抑震算法,转矩波动补偿等。结果就是,精确性、故障率、稳定性等关键指标,依然不如四大家族。

除了三大核心零部件外,国内厂商在协作机器人领域也在发力。

协作机器人是工业机器人的一个细分品类,目前大约占工业机器人市场的3%。它同样需要机械臂完成精细操作,区别在于,它主打人与机器人协同工作,因此体积、荷载往往更小,安全性强,成本低。

由于足够轻量化,协作机器人未来还可能进入商业服务领域,比如替代调酒师、按摩师,市场空间很大。

但它的国产化难度更高,相比传统工业机器人,协作机器人需要直驱电机(体积比伺服电机小得多)、关节力矩传感器、模块化编码器等零件,这都是国内厂商缺乏经验的领域。但技术突破依然在持续,现协作机器人电机供应商有大族电机,控制器供应商有节卡,珞石则在协作机器人关节上投入了大量精力。

在协作机器人这一"未来市场",中国厂商学乖了,在市场全面爆发前,已早早开始下苦功夫钻研国产替代。

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尾声:机器人市场将迎来黄金时代

未来十年,会是中国机器人发展的黄金期。

老龄化已是大势所趋,加上年轻人加速离开低价值劳动,用工荒已不可避免。制造业必须寻找更加灵活、高效的生产模式,而机器人恰恰能解决这一问题。

何况国内市场巨大,场景齐全,制造业规模位列全球第一,线下消费也发展迅猛。无论是工业机器人,还是服务机器人,都能快速进入应用场景,获取使用数据,并指导机器人公司迅速迭代。

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过去,机器人成本昂贵,维护繁琐。奇瑞产线曾经使用进口工业机器人,设备故障时,不得不请国外专家千里迢迢前来支援,不少配件也需从海外调货,维修期间产线只能暂停,隐性支出巨大。

未来,我们会有自己的机器人,自研的配件,给机器人使用者吃下定心丸。

更理想一点,加快机器人研发,让其演化出更多工种,养老问题也能解决。说不定等你我老了,在养老院照顾我们的会是机器人呢,瘫痪的老人也能穿上外骨骼机器人出门遛弯。

别着急,这些都已经在路上了。

#机器人#

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