2022年中国机器人产业图谱及云上发展研究报告.pdf
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1、前言1前言1前言1前言机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”,其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。2000 年以前,机器人的感知能力较弱,主要通过预先设定的重复性机械运动实现特定场景下的人工替代;进入 21 世纪,随着传感器的大规模应用以及多传感信息融合技术的发展,机器人逐步具备环境感知能力,并从工业向商业、公共服务等领域逐步渗透;2015 年后,人工智能技术从感知智能向认知智能不断进化,专用芯片等硬件的发展突飞猛进,网络通信技术日趋成熟,云计算、边缘计算等大规模普及,在人工智能、硬件、网络、云计算等融合发展下,机器人智能化、柔性化程度不断提高,对场景的自适应能力
2、越来越强,在疫情催化下应用范围得到大幅扩展,机器人产业迎来爆发式增长新高潮,在工业制造、公共服务领域成长出一批独角兽企业。当前中国机器人产业呈现良好发展势头,产业规模快速增长,“十三五”以来年均复合增长率约为 15%1;产业格局不断优化,以智能制造、智慧服务为使命与愿景的机器人企业竞相涌现;技术水平持续提升,视觉算法、运动控制、高性能伺服驱动、高精密减速器等关键核心技术加快突破,整机功能和性能显著增强;集成应用大幅拓展,机器人在工厂产线、仓储物流、教育娱乐、清洁服务、安防巡检、医疗康复等领域实现规模应用。此后,我们也会看到,机器人产业的发展依然面临着一些挑战:一是机器人的智能化水平过度依赖于本
3、体的算力与小样本学习的局限性,依赖于“云-边-端”一体化智能机器人的突破;二是机器人本体仍然不够轻量,柔性化程度不高,执行精度受限,除了“云-边-端” 的协同有助于提升相关性能外, 还有赖于可变材料和特殊机构设计的突破;三是机器人的成本仍然较高,中小企业规模化使用仍然较为困难,一方面有赖于制造工艺的优化及场景的规模化应用,使得价格不断下行;另一方面 RaaS 理念逐步被国内外接受,租赁服务以及区域工厂的探索让中小企业“用得上、用得起、用得好”机器人服务。在此背景下,阿里云加速器联合行行查研究中心,协同深创投、元璟资本、璞跃中国等机构以及明星创新企业,积极开展中国机器人行业研究工作,在分析当前我
4、国机器前言2人市场现状与产业图谱的基础上,对人工智能、5G、云计算、边缘计算等新兴技术赋能机器人智能化、轻量化、柔性化发展进行了理性探讨,结合阿里云加速器企业案例探讨了机器人企业的上云实践与成效,提出机器人云上发展趋势,最终形成了本报告,希望为行业内关注机器人发展的同仁们带去不一样的视角。目录1目录一、 机器人行业概况. 1(一)机器人的定义及分类.1(二)国内机器人产业市场规模.3(三)产业发展前景及驱动因素.5(四)资本市场近况.6(五)政策陆续出台,推进产业发展.10二、 机器人产业图谱.12(一)机器人产业链全景图.12(二)机器人产品形态、结构分析及成本构成.13(三)我国机器人行业
5、发展痛点.19(四)国内外代表性头部企业分析.20(五)创新型企业图谱.23(六)企业分布地图.25(七)青岛市机器人产业概况. 27三、机器人企业云上发展实践.30(一)机器人大规模商用面临的痛点.30(二)数字技术为机器人赋能. 33(三)机器人企业的上云实践. 45(四)机器人企业上云优势.55四、创新型机器人企业展示.59上海擎朗智能科技有限公司.59目录2上海傅利叶智能科技有限公司.61贵州翰凯斯智能技术有限公司.63北京思灵机器人科技有限责任公司.65北京软体机器人科技有限公司.67广州高新兴机器人有限公司.69深圳优地科技有限公司.71上海姜歌机器人有限公司.73上海玺农信息科技
6、有限公司.75成都家有为力机器人技术有限公司.77知行机器人科技(苏州)有限公司.79苏州一米机器人有限公司.81赛那德科技有限公司.83苏州狗尾草智能科技有限公司.85五、机器人行业云上发展趋势.87(一)趋势一:从单体智能到“云-边-端”一体化智能机器人云平台.87(二)趋势二:上云推动机器人向轻量化、柔性化方向发展.96(三)趋势三:上云带来的商业模式和交付方式的改变.100(四)趋势四:由内向外释放上云红利,赋能大量中小制造企业发展.103总结.108参考文献.109免责声明.112目录图表目录图目录:图 1:机器人行业分类.2图 2:2021 年中国机器人市场结构.3图 3:2016
7、-2022 年中国工业机器人市场规模及增长率. 4图 4:2016-2022 年中国服务机器人市场规模及增长率. 4图 5:2012-2022 年中国机器人企业投融资事件数及增长率.7图 6:2020 年与 2021 年中国机器人投融资项目金额分布.8图 7:2020 年与 2021 年中国机器人投融资事件细分赛道占比. 8图 8:我国机器人产业链.12图 9:一种工业机械臂结构示意图.13图 10:一种抓取环形物料机器人结构示意图.14图 11:一种清洁机器人结构示意图.15图 12:一种烤串贩卖机器人示意图.16图 13:机器人六大集成系统.18图 14:我国工业机器人单体制造成本构成.
8、19图 15:2017-2021 年中国工业机器人市场份额变化.23图 16:中国创新型机器人企业图谱.24图 17:中国机器人行业在营企业数量区域分布示意图.26图 18:2013-2022 年青岛市新增机器人相关企业数量. 28图 19:青岛市机器人相关企业所处行业分布图. 28图 20:机器人关键技术要求.30目录图 21:机器人大规模商用痛点分析.31图 22:人工智能三大核心技术.34图 23:人工智能技术的演变历程.35图 24:云计算的技术特点. 38图 25:机器人企业的云平台架构.39图 26:机器人上云后具备的突出优势. 39图 27:2019-2023 年中国政府和大型企
9、业上云率预测. 41图 28:2020 年全球企业上云情况.42图 29:机器人场景下的边缘计算系统架构. 43图 30:5G 网络架构下的 MEC 部署方式.44图 31:基于工业云技术的汽车行业智能制造示意图.45图 32:阿里天巡机器人产品.47图 33:阿里天巡机器人控制系统 RCS 云平台示意图.48图 34:智能安防机器人云上解决方案示意图.49图 35:安防机器人上云后的性能优化. 50图 36:云平台在机器人辅助手术中的应用. 51图 37:送餐机器人工作流程示意图.52图 38:玺农科技商家用户设备实时检测界面.54图 39:机器人企业上云优势.58图 40:擎朗机器人产品矩
10、阵.59图 41:傅利叶智能运动与平衡解决方案.62图 42:PIX Moving 主要产品.63目录图 43:PIX Moving 核心竞争优势.64图 44:SRT 智能视觉解决方案.68图 45:高新兴机器人产品战略定位.69图 46:高新兴机器人核心技术与产品功能. 70图 47:高新兴巡逻机器人的 5G 云边端架构示意图.70图 48:优地科技视觉算法优势.71图 49:优地科技运动控制优势.72图 50:姜歌 Berrybot 系列及核心技术.73图 51:姜歌借助“云端大脑”实现多业务系统智能对接. 74图 52:玺农科技智能烧烤机器人应用场景. 75图 53:玺农科技供应链产业
11、赋能平台. 76图 54:哇力机器人业务板块.77图 55:知行机器人三大核心技术.79图 56:知行机器人自适应末端执行器. 79图 57:知行机器人驱动系统集成控制软件. 80图 58:赛那德智慧物流视觉解决方案主要组成设备.83图 59:赛那德深度学习算法平台.84图 60:赛那德数智化云平台.84图 61:AI 商业精灵在商业综合体的落地应用案例.85图 62:“云-边-端”协同一体化架构示意图. 88图 63:AICS 赋能埃夫特云端机器人编程 IDE 项目.91图 64:碳纤维材质工业机械臂及其零部件. 96目录图 65:形状记忆合金应用于工业机器人的优势. 98图 66:AI 商
12、业精灵广告营销商业模式.102图 67:埃夫特共享工厂家具产线. 106图 68:AICS 产品赋能高端装备行业.107表目录:表 1:2022 年 3 月以来我国机器人领域亿元级融资事件(不完全统计).9表 2:我国机器人行业相关政策法规.11表 3:工业机器人“四大家族”企业介绍.21表 4:中国机器人领域部分代表性企业介绍.22表 5:5G 三大应用场景及关键性能参数.36表 6:傅利叶智能上肢解决方案.61表 7:傅利叶智能下肢解决方案.62表 8:机器人主要租赁模式.101一、机器人行业概况1一、 机器人行业概况(一)机器人的定义及分类机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器。机
13、器人具有感知、决策、执行等基本特征,可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作,提高工作效率与质量,服务人类生活,扩大或延伸人的活动及能力范围。我国科学家对机器人的定义是:机器人是一种自动化的机器, 所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器2。在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中, 人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深,机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。将技术的更迭与不同行业的应用特点相结合,人们发展出了各
14、式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的机器人产品。根据机器人应用场景不同,国际机器人联盟(IFR)将机器人分为工业机器人和服务机器人两大类。1. 工业机器人国际标准化组织对工业机器人的定义为:工业机器人是一种能自动控制,可重复编程,多功能,多自由度的操作机,能够搬运材料、工件或者操持工具来完成各种作业。我国于 2021 年 6 月 1 日实施的机器人分类(GB/T 39405-2020)将工业机器人定义为:自动控制的、可重复编程的、多用途的操作机,并可对 3 个或 3 个以上的轴进行编程。它可以是固定式或移动式,在工业自动化中使用。目前,工业机器人已被广泛应用于 3C 电子、汽车制造、船舶制
15、造、化工等多个工业领域之中,按其使用用途可分为搬运作业/上下料机器人、焊接机器人、喷涂机器人、加工机器人、装配机器人、洁净机器人和其他工业机器人。2. 服务机器人根据国际机器人联合会对服务机器人的定义, 服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人,它能完成有益于人类健康的服务工作,但不包括从事生产的设备。服务机器人又可分为公共服务机器人、个人/家用服务机器人以及特种服务机器人。一、机器人行业概况2我国的机器人分类标准将公共服务机器人定义为,在住宿、餐饮、金融、清洁、物流、教育、文化和娱乐等领域的公共场合为人类提供一般服务的商用机器人,如物流机器人、送餐机器人,迎宾机器人等。个人/家用服务机器人
16、是指在家居环境或类似环境下使用的, 以满足使用者生活需求为目的的服务机器人, 如教育机器人、 家务机器人、居家安监机器人等。公共服务机器人及个人/家用服务机器人的操作使用, 通常不需要专业知识或技能,不需要特别的培训或资质。而特种服务机器人是指应用于专业领域,一般由专业培训的人员操作或使用的,用以辅助或代替人执行任务的机器人,包括搜救机器人、国防/军事机器人、医疗手术机器人、水下作业机器人、空间探测机器人等。资料来源:行行查研究中心图 1:机器人行业分类一、机器人行业概况3(二)国内机器人产业市场规模中国机器人产业在国家智能制造相关政策的引导下蓬勃发展。在新冠肺炎疫情防控期间,消毒、配送、测温
17、、巡检等各类机器人的“火线上岗”,让各方了解到机器人的服务能力和经济价值。持续高涨的市场需求,有力地拉动了机器人产业技术创新、产品研发、系统集成、人才培养及公共服务体系建设,为我国机器人产业发展营造良好的生态环境。 在市场需求牵引、 技术突破带动和国家政策支持下, 我国机器人行业稳步发展,市场规模日益扩大。根据中国电子学会于去年 9 月份发布的中国机器人产业发展报告(2021 年)(以下简称报告)显示,2021 年我国机器人市场规模预计达到 839亿元,其中工业机器人市场规模约为 445.7 亿元,占比为 53.1%;服务机器人市场规模约为 393.3 亿元,占比为 46.9%。而在服务机器人
18、市场中,公共服务机器人及个人/家用服务机器人的市场规模预计达 302.6 亿元,占总市场规模的 36.1%;特种机器人市场规模约为 90.7 亿元,占总市场规模的 10.8%。资料来源:中国电子学会,行行查研究中心图 2:2021 年中国机器人市场结构根据报告公布的数据统计,我国工业机器人市场规模近五年的年均复合增速超过 12%,现已成为全球第一大工业机器人应用市场。而据国家统计局公布的数据显示,继 2020 年全国工业机器人产量突破 20 万套大关后, 2021 年全国工业机器人产量成功突破 30 万套大关,达到 36.6 万套,同比增长 44.9%,创历史新纪录。伴随着国内工业制造领域的生
19、产智能化改造和数字化升级的浪潮, 工业机器人将继续保持乐观的发展前一、机器人行业概况4景,预计 2022 年我国工业机器人市场规模将迫近 500 亿元。资料来源:中国电子学会,行行查研究中心图 3:2016-2022 年中国工业机器人市场规模及增长率2021 年我国服务机器人市场规模预计达到 393.3 亿元,2016-2021 年的年均复合增速达 34%,市场规模总体增速高于工业机器人。近年来,服务型机器人产品的消费需求不断升级、消费群体日益扩大,C 端市场应用渗透率不断提升,预计 2022 年我国服务机器人的市场规模将达到 500-550 亿元。资料来源:中国电子学会,行行查研究中心图 4
20、:2016-2022 年中国服务机器人市场规模及增长率一、机器人行业概况5(三)产业发展前景及驱动因素机器人产业作为新兴制造服务业,受到多重驱动因素的影响。从长期来看,政策指导、技术突破、人力成本提升、智能制造转型需求、新冠疫情引发的市场关注等几大关键因素,共同推动了我国机器人产业进入阶梯式上行新阶段。未来将有更多的机器人产品开始替代人类完成越来越复杂的工作,并逐渐渗透进日常生活的各个角落。1. 国家政策助力机器人产业补强短板,实现产业优化升级从 2015 年国务院发布中国制造 2025,再到去年底工信部、国家发改委等 15部门发布“十四五”机器人产业发展规划,可以看出近年来我国政府对于机器人
21、产业的重视程度不断提升。“十四五”期间,为应对 RV 减速器、伺服电机等关键零部件制约我国机器人产业发展的瓶颈问题,国家着眼于引导各参与主体重点补齐专用材料、核心元器件、加工工艺等短板,提升机器人关键零部件性能和可靠性;同时持续推进机器人标准化工作,建立健全机器人行业标准体系,加快急需标准研究制定,加强标准应用推广;此外,国家重视建立健全创新体系,发挥机器人重点实验室、工程(技术)研究中心、创新中心等研发机构的作用,加强前沿、共性技术研究,加快成果转化。2. 新兴技术发展,机器人智能化水平不断提升随着人工智能、物联网(IoT)、大数据等信息科技技术的快速发展,机器人产业也将快速迎来新一轮融合创
22、新发展浪潮。 AI 感知、 多模态人机交互等智能化信息技术不断成熟,为智能机器人的演进发展提供了坚实的发展基础。在一些先行企业的探索下,拥有诸多新兴信息技术赋能的智能机器人产品相继落地,并逐步打开了 C 端消费市场。而在机器人行业良性竞争的环境下,为了打破国外核心技术垄断,国内机器人企业也加快了自主研发进程,如传感器、伺服系统、减速器等核心零部件的突破,机器人核心零部件国产替代已成为大势所趋。国内集成电路行业,如半导体 IGBT 等多类精密电子元器件加工技术的也取得了重大突破, 现阶段已出现一批代表性国内企业与外资品牌相抗衡。通过多元化的品类研发与创新,将新技术高效地落实在产品上,持续迭代提升
23、产品AI 智能性,提升用户使用体验,国内头部品牌逐步向全球顶尖机器人公司迈进。3. 社会生产需求推动机器人替代人工,实现广泛应用当前我国社会面临人口老龄化加剧,劳动力成本不断上行的压力,加之新冠疫情的一、机器人行业概况6蔓延,诸多社会因素直接或间接地助推了我国机器人产业在各领域的应用渗透。在商业化进程中,机器人具有可提高生产效率、提升产品质量、降低生产成本、避免生产事故、可在恶劣环境工作等优势,已被广泛应用于汽车、电子、机械、航空航天等行业中,很大程度上缓解了当前社会发展方面的难点及诉求。各行各业通过推广使用机器人产品,不仅可以降低成本,还可以将劳动从繁琐重复的单调劳动中解放出来,从事更高级的
24、生产作业。另一方面,新冠疫情刺激了工厂为解决“用工荒”而提高生产自动化的需求,无接触配送等服务也助推了服务型机器人产品销量提升。从长远来看,此次疫情客观上深化了市场对于机器人产品价值的认知, 这为机器人行业的发展带来了巨大的积极影响。此外,人们日益提高的精神及心理方面的诉求,也促得一些陪伴、康养类机器人产品问世。综上可见,未来“机器人换人”这一趋势将在更多细分领域持续深化发展。4. 资本助力机器人产业创新,促进产业结构化、多层次发展技术和资本是机器人产业发展的两大驱动力,任何一轮硬件生产技术创新,必然需要资本市场的坚强支撑,而资本市场的中长期投资收益,皆来自对机器人行业未来发展的把握以及市场需
25、求爆点的分析。目前全球机器人行业发展向好,正处于各大机构下一步重点投资布局的风口。我国机器人产业资本市场也在一众新兴产业里稳步扎根,崭露头角。“资本+科技+孵化”的紧密融合,打破了传统的“技术-产品-市场-收益”的运作规则。智能制造业的单向线性发展,在资本杠杆的运作下,向着结构化、多层次的发展模式转变,推动机器人产业进入资本联动、跨越增长的新时代。(四)资本市场近况随着机器人技术的进步和市场需求的增加, 国产机器人行业在资本市场也经历了多轮发展热潮。据企查查公开数据显示,2012-2021 年十年间,我国机器人行业投融资事件总计 2,651 起,融资总金额超千亿元。2014 年前后,资本开始大
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