我们以为,中国机械人行业曾经迎来需求拐点,无望逐步从复制跟从走向手艺引领,从国产替换迈入外洋拓展阶段。中国事环球范围最大,增速最快的机械人市场,2001~2022年机械人销量从700台增加至30.3万台(贩卖范围87亿美圆),复合增速33.5%。2017年是中国机械人行业的分水岭,2017年从前是国产替换阶段,海内机械人公司次要经由过程模拟,以更低的本钱得到市场。2017年开端,分离AI深度进修、3D视觉、力控等手艺的变化,中国机械人行业逐步走向市场引领,2017~2022年销量复合增速23.1%。生齿构造变革,制作业数字化转型,中国新能源财产发作并抢先环球,中国机械人或能复制日本机械人财产开展途径。除享用内部盈余,活动掌握(含伺服掌握、减速器等)、自立定位导航、人机交互等中心部件和手艺的连续前进是机械人行业长足开展的决议性身分。
制作业数字化转型,新能源财产兴起,产业机械人入口替换提速。回忆日本机械人财产的起飞之路,汽车作为产业机械人的最大下流,1970~1990年产量从581万升至1349万台,日本产业机械人随之生长,产量由1350台升至10万台,复合增速25%,两大机械人公司发那科、安川包办了汽车冲压、焊接两大工艺。2020年,中国新能源财产发作并抢先环球,或能复制日本机械人财产开展途径。新能源作为新兴财产,企业情愿结合国产机械人探究尺度化工艺,手艺才能的积聚使得国产厂商具有了满意产业场景客户需求的才能,国产产业机械人得以借重追逐,定单额、托付质量、复购率良性增加。2020年疫情时期,外资品牌入口受阻,托付才能更胜一筹的国产物牌掌握住了开展良机。
财产链本钱劣势叠加工程师盈余,效劳机械人进入外洋拓展阶段。效劳机械人海内市场次要由内资主导,外洋市场拓展也已得到效果,代表品类/企业有:挪动机械人极智嘉、家用扫地机械人石头科技科沃斯、商用干净机械人高仙、配送机械人普渡科技、农业无人机大疆。中国品牌拓展外洋市场的劣势:1)外洋效劳业持久面对员工活动性高、人为上涨的压力,企业很情愿利用机械人完成主动化;2)中国有成熟的财产链配套,性价比劣势较着,投资收受接管期短;3)工程师盈余:效劳机械人对差别的利用处景有差别的需求,中国品牌对成绩的呼应才能、连续的效劳才能。
手艺奇点接近:1)运控中心部件国产化率无望快速提拔,人形机械人财产开展增进中心部件制作才能提拔,伺服掌握体系、谐波减速器国产化明显提拔,RV减速器也勤奋减少差异。2)自立定位和情况感知领先辈入项目工程化和本钱掌握的阶段:多传感器交融(相机、激光雷达、毫米波雷达、惯导等)SLAM手艺逐步成为趋向,机械人自立挪动和感知情况的才能与主动驾驶有必然通用性,挪动机械人财产化面临的是相对封锁肯定的低速场景,比主动驾驶已领先辈入了项目工程化和本钱掌握的阶段。3)人机交互:语音交互手艺已开展较为成熟,ChatGPT将人类反应强化进修引入深度进修的方法为机械人更智能化、兽性化开展供给了新思绪。
2016~2022年,环球机械人市场复合增加率12%,21年市场范围366亿美圆(出货50万台),IFR猜测22年市场范围为405亿美圆/YOY+14%。22年市场范围由高到低估计为:效劳机械人138亿美圆/占比34%、产业机械人132亿美圆/占比33%、特种机械人70亿美圆/占比17%、物流机械人65亿美圆/占比16%;从生长速率看,2016~2022年复合增速由高到低别离是:物流机械人23%、效劳机械人21%、特种机械人13%、产业机械人3%。
2017~2022年,中国机械人市场复合增加速22%,估计2022年中国机械人市场范围174亿美圆,此中,产业机械人市场范围87亿美圆,占比50%,此中效劳机械人市场范围65亿美圆,占比37%,特种机械人市场范围22亿美圆,占比13%。
环球产业机械人市场范围团体呈扩展趋向。按照IFR统计,2017~2022年,环球市场范围复合增速3.6%,估计2022年为132亿美圆;出货量从38万台增加至50万台,复合增速6.3%。2017~2022年,中国产业机械人出货量从15.6万台增加至30.3万台,市场范围87亿美圆,2017~2022市场范围复合增速13.6%,此中产业六轴销量占比67%,SCARA机械人占比24%,合作机械人占比7%。,从已往5年销量的复合增速看,大六轴(48.5%);;;合作机械人(39.8%);;;小六轴(19.3%);;; SCARA机械人(15.4%);;;DELTA机械人(8%)。
2017~2022六轴机械人销量复合增速12.6%, 2022出货量18.8万台,大六轴增速超小六轴,是六轴机械人销量增加的次要奉献品类。2017~2022年,六轴机械人出货量从104095台上涨至188238台,复合增速12.6%,估计 2023年出货214732台,同比增速14.1%。2020~2022年,大六轴(负载;;;20kg)销量从44421增加至97947台,复合增速48.5%;小六轴(;;;20kg)出货量从63418台增加至90291台,复合增速19.3%。六轴销量增加次要受新能源、汽车零部件行业拉动。
合作机械人销量增速领跑各品类,2017~2022年销量复合增速39.8%。2021年销量明显下台阶,同比增加108.5%,销量破万台,2017~ 2022年销量3618台增加至.19351台,估计2023年出货将超越2.5万台,2016~2021年市场范围从3.6亿群众币增加至20.39亿群众币,年均复合增速41.5%。汽车制作、汽车电子行业拉动感化较着。
SCARA机械人2017~2022年复合增速15.4%。2017~2022年销量从33385台增加至68341台,复合增速15.4%,20年销量下台阶,次要是遭到锂电池行业动员,估计2023年将增加至70118台。
DELTA机度量小、增速慢。2017~2021年,我国DELTA机械人出货量从4152台增加至6146台,复合增速8.2%,估计2023年销量颠簸不大。
按照中国电子学会数据,2021年环球效劳机械人市场范围172亿美圆,2017~2022年复合增速26.9%,估计2022年为217亿美圆/yoy+26.1%,2023年无望增加至250亿美圆/yoy+15.2%。2021年中国效劳机械人市场范围49亿美圆,估计2022年为65亿美圆/ yoy+32.7%,2017~2022年市场范围复合增速40.2%, 2023年无望增加至83亿美圆。中国效劳机械人市场快速增加,教诲、大众效劳等范畴需求成为次要鞭策力。
效劳机械人对使用范畴的顺应性逐渐扩大、产物范例越发丰硕、自立性不竭提拔。效劳机械人由晚期的扫地机械人、送餐机械人等成熟产物,逐步向教诲机械人、医疗手术机械人、大厅指导机械人、贸易打扫机械人等标的目的延长,效劳范畴和效劳工具不竭丰硕。
商用干净机械人处于市场导入期,2021年出货4000台,估计2026年将增长到3万台,市场范围约为45亿。2021年商用干净机械人出货量在4000台以上,市场浸透率处于较低程度。价钱是限制商用干净机械人放量的主要身分。今朝干净机械人价钱遍及偏高,室内场景机械人4~10万,室外场景25~30万。我们测算,单台商用干净机械人单日可开释5个保洁职员人力,投资收受接管期为5个月。跟着手艺愈加成熟、落地产物使用不竭丰硕、本钱进一步低落,商用干净机械人价钱不竭降落会是是鞭策下流企业购置的主要身分。
配送效劳机械人领先在餐饮行业完成财产化,估计2026年市场范围56亿群众币。据头豹研讨院数据显现,中国餐饮配送机械人范围从2017年的0.2亿元增加至2021年的6亿元/CAGR=134%,估计将来中国餐饮配送机械人市场范围将连续提拔,无望从2022年的12.1亿元增加至2026年的55.7亿元,复合增速46.4%。22年销量4~5万台,估计2023年送餐机械人销量6~7万台。根据市场价钱,一台送餐机械人的价钱从1万到3万元不等,餐饮行业送餐传菜大多是计件人为,若以每盘菜0.5元计较,一天100盘菜,一年的用度1.5万到1.6万元,假如利用传菜机械人,1~2年就可以够发出本钱。一台擎朗送餐机械人一天能够事情约10小时,往返一两百趟,其配送服从完整超越了一个效劳员的传菜服从。
医疗机械人:2021年环球市场范围207亿美圆,中国80亿群众币;2017~2021年复合增速环球14.8%,中国33.9%。比年来,随动手术机械人及病愈机械人的疾速开展,环球医疗机械人市场范围疾速增加。
特种机械人开展疾速,新机型不竭问世,整机机能不竭进步,使用范畴不竭拓展,市场需求潜力大。2017-2021年,我国特种机械人需求量从10630台增长到26856台;2021特种机械人市场范围 18亿美圆,估计2022年22亿美圆,2017~2022年复合增速29.7%。在特种机械人的市场构造中, 2021年军事使用机械人占比71%,极限功课机械人占比到达了23%,应抢救济机械人相对较小,占比6%。
农业范畴,农用无人机领先完成财产化,估计2022年市场范围45.5亿元,提高度处于环球先辈程度。2015~2021年中国农业无人机市场范围从2亿元增至28.63亿元,年均复合增速55.8%;据贝哲斯征询统计,2021年环球农业无人机市场范围88.21亿元,中国占比32.5%,农业无人机提高度处于环球先辈程度。
中国农业机械人处于市场探究期,估计2022年农业机械人市场范围11.46亿元,环球份额2.5%。2014~2021中国农业机械人从0.91亿元增加至8.33亿元,年复合增速37.2%;中国耕空中积约占环球耕空中积的7%;据贝哲斯征询统计,2021年环球农业机械人市场范围331.72亿元,中国占比2.5%,农业机械人的提高度有较大差异。
2017年从前,中国产业机械人行业次要是国产替换阶段。海内的机械人公司次要经由过程模拟四各人属,以更低的本钱国产替换四各人属的产物。按照IFR统计,2001~2022年中国产业机械人销量从700台增加至30.3万台(87亿美圆),复合增速33.5%。2017年销量初次超越10万台,是产业机械人行业的分水岭。
2017年当前,分离AI深度进修、3D视觉、力控等新手艺的变化,中国产业机械人行业开端从国产替换走向市场引领。2017~2022年行业市场范围复合增速13.6%。
2020年新能源开端扩产潮,中国新能源财产引领环球,带念头械人国产化替换。锂电池作为新兴行业,锂电池企业情愿协同各方探究尺度化工艺,让装备商测验考试国产自研的机械人,产业范畴的国产机械人得以借重追逐,手艺才能的积聚也使得海内机械人厂商具有满意产业场景客户的需求的才能,定单额、托付质量和复购率也开端良性地增加。托付方面,2020年开端的疫情三年,因外资品牌入口受阻,新能源的扩产请求紧急,在疫情时期,外资交货期遍及长达8-10个月,国产物牌通例交货期1个月,重负载机型2个月,国产托付才能更胜一筹。
中国新能源财产发作并抢先环球,或能复制日本机械人兴起途径。日本机械人财产可以快速开展,最间接的缘故原由是汽车财产的开展。汽车行业作为产业机械人的最大下流,从1970年开端兴起,汽车产量从581万台升至1990年的1349万台,同期日本产业机械人进入快速生长期,复合增速25%。日本两大机械人公司发那科、安川快速生长,包办了汽车消费中的冲压、焊接两大工艺。
——摇篮期(1967-1970):1967 年日本川崎重产业从美国引进机械人的相干手艺及消费线,研制出了日本第一台产业机械人“Unimate”。20世纪60年月末日本经济处在高速开展期,年增加率达11%,经济的快速开展,加重了日本劳动力严峻不敷的艰难,这成为日本引进机械人的理想根底。
——低级生长期(1970-1980):这一阶段产业机械人产量由1350台增加到19843台,年均增速30.8%,日本产业机械人处于发作性增加的低级阶段,汽车产业的开展是机械人需求的次要滥觞。
——快速提高期(1980-1990):日本当局正式把1980年定为财产机械人的提高元年,开端在各个范畴内推行利用机械人,在经济上采纳主动的搀扶政策,鼎力开展产业机械人。这一阶段为日本产业机械人的内生增加阶段,80年月日本经济高速增加,日本海内制作业劳动力生齿供应紧缺,制作业人为大幅上涨。在此时期,日本产业机械人的大批利用处理了日本劳动力不敷,进步劳动消费率,改良产物格量,低落了消费本钱。
——安稳增加期(1990~2000):1990年汽车行业的容量曾经不克不及满意行业的开展需求,机械人财产逐步浸透到配备制作、电子制作、家电制作等行业,海内需求逐步趋于饱和。
——出口拓展期(2000年至今):经济泡沫期间财产从头洗牌,2000年后,优良的日本产业机械人企业开端走向国际市场,日本成为机械人出口大国。亚洲体育官网日本机械人出口约占整年贩卖总额的70%,亚洲则是次要需求地域。
1)大六轴(20kg以上):销量构造较为集合,外资主导,国产份额稳步提拔。头部分额被发那科、安川、库卡、ABB外资品牌占据,合计71%。国产埃斯顿加快突围跃居第五大出货商,市场份额扩展至8%,份额超越川崎;埃夫特、藦卡也有所提拔,国产浸透率17.5%。
2)小六轴(20kg以下):市场构造分离,国产率提拔至40.8%,外洋厂商(发那科、ABB、安川、库卡、那智)份额正被国产物牌蚕食,替换率超越大六轴。埃斯顿、埃夫特、卡诺普、汇川手艺纷繁上榜海内出货前十,浸透率无望进一步扩展。
3)SCARA:国产份额前进较快,22年提拔至33.4%,汇川领跑。2019年我国SCARA市场份额中市场被爱普生、等外资厂商占有,列国产物牌占比均低于10%。迩来内资龙头(汇川、新时达、埃斯顿)市场份额前进较快,汇川手艺曾经超越、三菱等厂商,跃居第二大出货商。
4)合作机械人:2022年国产份额约80%,节卡、遨博、越疆等厂商开端拓展外洋市场。合作机械人比拟传统产业机械人定位精度请求低、构造简朴,洽商征象相对影响较小;同时,因为合作机械品德类较新,环球未构成牢固的合作格式,国产厂商在海内市场表示不俗:2022年节卡市场份额提拔16%,比肩遨博成为前两大出货商;越疆、艾利特等国产企业市场份额连续增长,国产份额合计靠近80%。跟着国产厂商制作才能的提拔,以遨博、节卡、越疆为代表的国产龙头厂商纷繁拓展出海营业,并在性价比、产物格量和牢靠性等硬气力范畴劣势较着。据MAIA统计,2021年遨博环球市场份额6%,排名第四。
5)DELTA机械人:2022年国产份额73.5%,阿童木领跑。DELTA机械人市场体量小,使用处景相对单一,深度规划的外资厂商较少。DELTA市场格式变革不大,构造相对分离,未呈现较着的厂商把持状况,2022年市场有进一步集合趋向,头部厂商份额有所扩展。阿童木机械人超ABB,销量摘头榜,勃肯特、华盛控等紧随厥后,国产厂商劣势较着。
中国效劳机械人企业开端片面拓展外洋市场。在海内市场,挪动机械人、干净机械人、配送机械人等品类国产物牌市场份额占有抢先劣势,外洋一样完成了较好的市场拓展。
中国效劳机械人外洋市场拓展的劣势:1)外洋效劳业持久面对员工活动性高、人为上涨的压力,企业情愿测验考试各类机械人来完成主动化;2)效劳机械人有成熟的财产链配套,性价比劣势明显优于外洋效劳机械品德牌;3)效劳机械人对差别的利用处景有差别的需求,中国品牌对成绩的呼应才能、连续的效劳才能。
1)家用干净机械人:科沃斯、石头科技、云鲸、小米海内市场份额合计86%。行业内到场者浩瀚,次要包罗四类到场者:1)专业的扫地机械品德牌:科沃斯、 石头科技、云鲸等;2)专业的吸尘器品牌:戴森、小狗等;3)家电公司:美的、海尔等;4)其他综合性企业:小米等。专业扫地机械人厂商表示出较着劣势,科沃斯稳坐第一梯队,占比41%,份额稍有下滑(-5%);石头科技、云鲸作为后起之秀份额连续扩展,2022年石头科技销量逆势上涨,同比增加17.81%。
科沃斯、石头科技外洋市场份额位居2、三。iRobot仍旧是环球扫地机械人第一大供货商,而科沃斯、石头科技凭仗其产物劣势,主动拓展外洋批发渠道,曾经成为环球第2、第三大扫地机械人厂商,外洋市场集合在西欧、日本等兴旺国度。
2)商用干净机械人:市场构造高度集合,高仙机械人占有环球70%市场份额。环球商用干净机械人2022年总出货量约为2万-2.5万台,高仙占比60~70%,海内和外洋市场的出货占比为1:1。高仙机械人是最早一批专注商用干净范畴的公司,产物矩阵多样且有丰硕的手艺积聚。商用干净机械人面对事情情况庞大多样、服从请求更高、宁静请求更高档诸多灾点,手艺壁垒较高,市场到场者较少,包罗科沃斯、石头科技、禧涤智能、麦岩智能、亿嘉合等。
3)餐饮效劳机械人:中国无望成为环球配送机械人的领跑者。我国餐饮配送机械人财产链不竭完美,中心手艺完成阶段性打破,海内市场擎朗智能以51%的市场份额位列第一。海内次要厂商纷繁意想到外洋市场的机缘,在劳动力本钱上升和老龄化布景下,其他兴旺国度的效劳型机械人需求也在增长。外洋配送效劳机械人照旧存在较大的市场空间,按照 Research Dive猜测,将来7年环球配送机械人及环球室内配送机械人的年均复合增速将达17.0%以上。擎朗智能、普渡科技等公司主动规划外洋市场,以欧洲、东南也、日韩、北美地域为主。2020年普渡正式开端大范围出海,外洋贩卖占比疾速提拔,从2019年的8%提拔至现阶段的80%以上。
4)2022年AMR市场内资品牌超越80%,极智嘉外洋拓展效果明显。按照MIR数据2022年AMR出货量前三名均为国产物牌,此中迦智科技、仙工智能、斯坦德合计占比40%。虽然国产物牌海内市占率较高,可是手艺程度仍有较大开展空间。按照MIR收拾整顿,外资品牌欧姆龙的AMR精度能够到达±5mm,MiR的AMR精度也在±5mm阁下。而内资厂商AMR精度在±10mm阁下。除此以外外资品牌在绘制舆图的服从上也高于内资品牌。龙头企业极智嘉2017年开端出海,2022年的外洋支出占比达70%。与海内堆栈对机械人有极致的服从请求差别,外洋堆栈更垂青体系的不变性、对成绩的呼应才能、连续的效劳才能。极智嘉在外洋规划了大批工程师停止效劳,我们以为这是公司可以与竞品拉开差异的枢纽身分。
5)医疗机械人:以美国企业为引领和代表,德国、日本紧跟厥后。美国直觉外科公司(Intuitive Surgical)的达芬奇手术机械人是手术机械人的代表,处于行业绝对把持职位。在外骨骼机械人和长途医疗机械人范畴,日本的Cyberdyne和Honda Robotics两家公司位于行业前线。在配药机械人和外骨骼机械人范畴,德国和以色列企业具有必然劣势。
6)农业无人机:海内市场构造高度集合,2020年大疆、极飞科技合计占比92.41%。市场到场的其他玩家还包罗杭州启飞、无锡汉和,别离占比2.8%、1.8%,海内市场根本完成国产化。大疆、极飞科技竞相出海走向环球,2021年大疆农业无人机环球保有量134852台,笼盖欧、美、日、澳多个国度和地区;按照极飞科技官网表露,极飞科技的外洋脚印已遍及五大洲,超越 50 个国度和地域,2022年外洋营业同比增加120%,此中拉美和东南亚地域需求兴旺。
7)农业机械人:海内规划企业有限,仍处于研发探究阶段。中国农业机械人行业还没有构成较着的合作格式,企业研讨范畴多以无人农机为主,包罗博创联动、极飞科技、丰疆智能、中科原动力、联式导航(软件为主)等;机构端次要是各大农业类高校和农业研讨所,如中国农大、华南农业大学、南京农业大学、中国农机等,机械品德类相对丰硕,险些涵盖各品种型,包罗采摘、插秧、嫁接、播种等等。
8)其他特种机械人:加快使用于煤矿、深海、极地等场景,新兴机械人厂商数目将快速增加,行业合作日益剧烈。此中,中信重东西有海内抢先的特种机械人研发及财产化基地,为中国特种机械人行业龙头企业。
持久来看,中国生齿老龄化、劳动年齿生齿数目削减等成绩严重,生齿构造的变革或将成为机械人需求开释的持久驱解缆分。据结合国生齿司估计,2020~2050年中国15-64岁劳动年齿生齿的绝对数目和生齿比重仍将会连续降落,65岁及以上老龄生齿及占比则将不竭爬升。据国度统计局数据,中国15-64岁生齿的范围及占比别离于2013、2010年见顶并开端连续降落,思索到中国汗青上最大范围的“婴儿潮”生齿(始于1962年)将于2022年开端片面步入退休年齿(差别性别、事情岗亭退休年齿存在差别,此处仅做预算参考),劳动力欠缺或将进一步突显。受生齿增加颓势的影响,老龄化成绩使得中国不再能纯真依托生齿盈余用饭。
效劳业劳动力本钱不竭上升,2020年疫情黑天鹅将人力本钱逐步降低和人力资本逐步削减的冲突放大。跟着社会生齿老龄化成绩的日趋凸起和年青一代看法认识的改变,劳动力市场本钱逐步爬升或将成难堪以免的大趋向,制作业操纵便宜劳动力合作的形式亟待改动。外卖、快递等新兴效劳行业的兴起,让中心青丁壮劳动力从工场流失,这一代年青人不再情愿去做各类低代价、反复性的劳工,人力本钱不竭浮动上涨。2020年疫情黑天鹅将人力本钱逐步降低和人力资本逐步削减的冲突放大,倒逼企业自动追求主动化处理计划,胜利引爆了市场对产业机械人的需求。从2020年开端,生齿增加呈现拐点以后,机械人的需求不再迟缓增加,相反地,显现出了峻峭的曲线型增加趋向。
鞭策制作方法由传统制作向数字化、收集化、智能化制作改变。已往,我国大都企业为博得市场,经由过程大范围尺度化的方法批量消费、环球分销。跟着本性化、多样化需求的增长,大范围消费、大范围加工商业的形式面对应战,必需适应市场需求变革,充实阐扬数字化、收集化、智能化制作在进步消费服从和产物格量、更快更好满意本性化需求等方面的劣势。
数字化转型包罗:1)数字化手艺的使用,2)营业或贸易形式重塑,营业重塑是底子目的,数字化手艺是东西和手腕,中心目标是降本和增效。降本是经由过程数字化手腕完成运营举动片面本钱办理,提拔产物消费服从,低落公司运营本钱。增效就是经由过程智能化手腕完成按需消费、满意客户日趋增加的智能化需求同时提拔用户体验,从而加强公司产物的中心合作力。用数字化处理计划,借助于 IOT、大数据、云计较和 AI 野生智能等新一代信息手艺,与企业办理、营业运营、产物研发、产物消费等运营举动停止深度交融,从而提拔本身产业才能,缔造智能化增量代价,以到达低落企业运营本钱、为客户缔造智能化用户体验和不竭提拔本身产物中心合作力的目标。
数字化转型的框架重构包罗毗连、数据、智能:1)毗连:万物互联,处理人和人,人和物,物和物的毗连成绩;2)数据:毗连后发生集成和协同,协同历程天然会发生数据;3)智能:数据颠末加工和提炼,构成智能化阐发使用。还包罗两个支持:1)构造支持:包罗了构造,职员,文明,历程等内容。2)手艺支持:包罗了云原生,物联网,5G和数字孪生等,也包罗数字中台构建。3)运营支持:中心是基于数据驱动思想下,以代价缔造为目的的连续改良。
企业数字化转型的中心根底是颠末数字化重构和整合后的内部才能,这个才能目的是完成营业的火速,主动化,面临市场和客户需求充足的柔性应变才能。企业数字化转型中需求完成企业内部信息化建立和集成。这个集成包罗了横向以营业代价链为中心的协同和集成,也包罗了垂直的以消费制作为中心的集成,还需求完成横向和纵向之间的集成。
机械人手艺刚起步时面向的是大范围消费的汽车行业,汽车流水线严厉的节奏使得其对机械人不变性、反复定位精度、寿命等目标请求最为严厉,2020年我国非汽车范畴的使用占比已超越70%,不竭浸透泛产业范畴。汽车范畴持久被四各人属占有,海内厂商在电子、锂电、光伏等新兴行业有更强的合作力,海内厂商的海内市占率从2015年的18%提拔至2022年的40%。
六轴机械人、SCARA机械人受益于新能源财产(新能源汽车、锂电、光伏等)的连续扩产需求动员。2020~2022年汽车制作行业产业机械人出货从4.7万台增至7.3万台,复合增速30%;新能源财产快速开展也拉动六轴机械人销量,2021年锂电行业六轴机械人出货9255台,同比增加102.61%。2021年锂电行业SCARA机械人销量10490台,同比增加94.44%,汇川、埃斯顿、新时达纷繁推出重负载SCARA机械人,加快规划锂电行业。
合作机械人下流场景丰硕,行业使用浸透加快,动员了合作机械人范围的生长。合作机械人面临小批量、多量次、使命品种丰硕、消费方案变更频仍的场景上有较大劣势。汽车及其零部件、3C电子是合作机械人的次要流向,合计占比超越50%,此中汽车零部件、汽车电子下流使用处景需求增加关于合作机械人的拉动感化较着,3C电子、半导体、医疗等其他细分市场均有所增加。
DELTA机械人次要用于3C 电子、食物、日化、制药等轻工行业,下流企业体量小,市场范围小。DELTA机械人的高静态机能十分合适高速物流消费线上物料的分拣、搬运和抓放等操纵,我国食物行业兴旺,但小厂浩瀚,DELTA机械人的高本钱障碍其大范围采购,日渐下行的价钱无望使DELTA机械人的引进成为能够。
干净机械人:主动拓展商用干净场景,今朝交通关键、写字楼是商用干净机械人的次要利用处景,占比别离为32.1%,26.3%。扫地机械人产物迭代速率放慢,功用笼盖和使用处景连续完美,园区、病院、阛阓场景浸透率另有待提拔。此中阛阓、机场和初级写字楼均为干净尺度请求高且具有较大面积室内平展空中的场景,能够成为进一步鞭策机械人放量的次要场景。将来中国商用干净机械人使用处景将从当前五大范畴向黉舍、旅店、餐厅、影院、室第等多元化使用处景落地。
物流机械人:AMR机械人下流占比最高的行业为电子3C,占比38%;液晶与汽车行业别离占比15%、12%。工场车间消费流程环环相扣,物流运输频仍,想要提拔主动化程度与消费服从就需求接纳挪动机械人停止物料运输。挪动机械人次要有AGV、AMR两大类。AGV为主动指导运输车,AMR是智能化水平更高、具有感知避障的挪动机械人,凭仗其高灵敏、高柔性、易布置的劣势在日趋庞大的仓储物盛行业浸透率不竭提拔。在制作业中,因为产物线庞大、消费周期短的特性,对车间物流的柔性化具有较高请求,从物料入库与出库到物料在差别产线、差别工位的全主动运转,到废品运输入库、废品分拣发货,AMR可以贯串制作的各个环节,经由过程MES物料办理体系对各种物流搬运流程和机械人调理停止办理。
配送机械人:餐饮、旅店、写字楼、病院等场景市场需求宽广。1)室内配送机械人:餐厅、旅店是较具落地能够性和市场推行代价的场合。旅店机械人多用于配送客人公家物品、线上定单等愈加私密的物品,其功用模块次要以堆栈为主;旅店与主顾的互动和效劳尤其主要,因而旅店机械人的语音、触摸屏交互体系对机械人愈加主要;旅店配送机械人常常愈加低矮,因而功用模块中无需集成防碰撞相干部件。餐厅传菜机械人在大众情况中事情,其送物平台愈加开放,常常以货架情势呈现,其高度和多机事情的特性使得避障和多机协同通讯尤其主要。病院场景下的配送机械人在此次疫情中的大批投放和使用,提拔了市场及大众的承认度。2)室外配送机械人:以无人驾驶配送车为主,绝大大都工夫在开放情况中事情,情况愈加庞大,手艺庞大度更高,对芯片、激光雷达等中心部件的请求也更高。受政策、手艺和安满身分的限定,室外配归还没有大范围落地案例,以物流、外卖为主业的企业在停止无人机、无人驾驶配送车的测试和试点。
在海内医疗机械人的各种产物中,手术机械人因为要到场手术,对精确性、精细度等方面都请求很高,是制作难度最大的品类,普通使用在骨科、腹腔等手术中,能削减术后痛苦悲伤、进步操纵准确。病愈机械人则设想病愈照顾、医治等方面,用处普遍。帮助机械人及医疗效劳机械人则辅佐长途医疗、导诊、消毒灯事项。
我国特种机械人使用范畴连续丰硕,在采矿发掘、安防巡查、电力巡检、防爆灭火、管道检测、水功课、军事作战等场景下获得进一步推行利用。特种机械人的贸易化十分依靠场景需求,相对垂直的使用范畴,对产物的可用性请求较高,面向特定场景能供给高效且可复制的尺度化产物是特种机械人完成贸易化的尺度途径。
采矿发掘:重点促进38种煤矿机械人。国度煤矿宁静监察局公布《煤矿机械人重点研发目次》,聚焦枢纽岗亭和伤害岗亭,重点促进掘进、采煤、运输、安控、救济等5类共38种煤矿机械人的研发使用。
巡检机械人在电力、安防等范畴的使用开展疾速。国网智能自立研发的轮式电力机械人巡检体系,可按照实践需求装配差别功用组建,具有巡检、消防、除冰、绝缘包覆、检测等差别功用,以应对变电站室表里、高压输电线路、公开地道管廊等多种使用处景需求,是电力范畴中机械人尺度化产物的代表,今朝已完成大范围量产。比方,高新兴机械人公司研制的智能巡查机械人在戎行、银行、企业园区等场景均有使用,其推出的警用安保巡查机械人处理计划交融高点监控、警用安保、警用巡查等智能化信息体系,帮助公安民警在重点场合和严重举动时有用施行使命,进步变乱呼应速率及处置服从。力降低科自立研发千度耐高温消防灭火机械人,具有多项耐高温防护专利手艺,可以在没有内部帮助降温步伐的状况下深化1000℃的火场内部,不变施行灭火使命达30分钟以上。面向庞大场景的共性需求研制通用型尺度化产物。
水下机械人:曾经在陆地探究、渔业养殖、水下检测维修、搜救、消耗文娱、军事、教诲等范畴普遍使用。水下机械人是可潜入水中替代或帮助人类停止水下极限功课的机械人。经由过程水下目的探测和辨认、水下导航定位、水下通讯等高新科学手艺,水下机械人可完成水下打捞救济、水下探测、水下资本开采、水下文娱等功用。按照撑持体系联络方法差别,水下机械人可分为载人潜水器(HOV)、有缆水下机械人(ROV)和无缆水下机械人(AUV),ROV为海内水下机械人市场支流产物。
农业机械人:按照使用处景可分为两类,行走系列机械人,次要用于在大面积农田中停止功课;机器手系列机械人,次要用于在温室或动物工厂中停止功课。
人形机械人处于晚期阶段,本钱和落地场景是开展枢纽。行业中手艺积聚最丰硕的波士顿动力次要面向军用且多为前瞻性研讨。特斯拉Optimus成为人形机械人走向贸易化的标杆之作,今朝面对机能和手艺停顿的成绩。海内助形机械人研发到场厂商包罗优必选、小米等。今朝来看,人形机械人的使用处景次要集合在教诲、扶引、陪同等场景;消耗级产物中,人形机械人的本钱开展空间的决议身分。
持久来看,除利好的内部情况盈余,机械人行业的手艺前进相当主要。产业机械人行业要获得长足开展,不单单由于“人太贵了”,而是机械人的处理计划可以满意制作和效劳日趋提拔的对“质”、“量”请求。伺服舵机、传感器和先辈复合质料等手艺的前进使得机械人在硬件维度也具有了比人愈加活络的感官和活动体系,愈加笨重、精细、灵敏和宁静。从硬件层面来看,必然水平提拔了机械人对庞大情况的顺应才能,为其落地使用供给了硬件根底。软硬件晋级相辅相成,AI手艺鞭策效劳机械人智能化提拔,以SLAM、机械视觉、语音交互、深度进修等为中心的AI手艺不竭开展可以鞭策机械人智能决议计划才能和场景笼盖范畴的提拔。
机械人三大中心手艺模块:情况感知、人机交互、活动掌握。机械人作为一种智能化软硬件分离的产物,机能提拔的根底在于算法,核默算法(如SLAM、途径计划、避障等)、数据资本、计较才能是行业中持久合作枢纽壁垒。
掌握体系次要包罗地位掌握、速率掌握、加快率掌握、转矩或力矩掌握几种掌握范例,其掌握历程是:发指令给伺服驱动,驱动伺服机电扭转,经由过程减速机施行行动:
1):机械人的大脑,以算法为中心。常见的次要有PLC(可编程逻辑)、自力式活动、活动掌握卡、公用活动等。PLC次要功用是对开关量停止逻辑掌握,并有简朴的活动掌握(直线轨迹掌握)、运算数据处置等功用,凡是接纳触摸屏作人机界面。为扩大其使用范畴,各厂家为客户供给了各类选配功用模块,如多轴活动掌握模块、收集通讯模块、模仿旌旗灯号与数字旌旗灯号转换模块等。
2)驱动器:伺服机电占支流。普通有电动式、液压式、气动式三类。电动式施行部件行动活络,机能优秀,掌握便利,且简单小型化,获得普遍使用。活动掌握中最经常使用的伺服机电范例有:直流(DC)伺服机电、无刷直流伺服机电、交换(AC)伺服机电和步进机电。按施行机电功率的差别,伺服机电可分为:小功率随动体系(100W以下)、率随动体系(100~ -500 W)、大功率随动体系(500W以上)。
伺服体系、减速器:已往外洋企业占有较大劣势,海内企业颠末多年积聚和手艺沉淀,曾经逐渐得到国际市场承认,产物合作力不竭上升。我国自立消费的谐波减速器在机能与牢靠性方面已开端到达国际支流程度,2022年以绿的谐波为代表德自立品牌机械人用谐波减速器公司市占率40%,RV减速器范畴,双环、南通振康、中鼎力德、秦川等国产物牌也有所打破,逐步进入到一线国产本体厂商和日系本体厂商供给链;在中端伺服器范畴完成大范围量产,以性价比劣势满意中小企业用户需求,在高端伺服器范畴,国产企业的品牌影响力正在构成,代表企业是汇川手艺、禾川科技等。国产硬件平台在处置机能和长工夫不变性方面曾经与外洋产物程度相称,国产产物在软件方面较国际一流水准另有差异,详细表示为呼应速率、易用性和不变性方面的不敷,缺少产物使用的数据和经历积聚。
零部件国产自给率连续上升,本体厂商团体合作力得以提拔,机械人无望复制工程机器行业兴起途径。高低流的协同效应,将使得财产链上到场方完成互惠双赢的场面,工程机器行业和机械人行业有着相似的开展纪律:中国工程机器行业曾一度显现“主机强、元件弱”的格式,枢纽零部件持久依靠入口,国产主机厂商因液压等零部件在高端范畴合作力偏低,成为行业开展的典范瓶颈。已往十年,以恒力液压为代表的海内零部件企业专心研发,在高端液压零部件方面获得了打破,2011-2015年恒立液压大范围投资研发高端液压泵阀,2015年收买具有70年重载柱塞泵研制经历的德国柏林HAWE InLine公司,液压泵阀产物获得明显打破。2016年工程机器行业景气筑底上升,一线整机厂商片面配套国产液压泵阀,国产发掘机性价比劣势凸显,入口替换加快,开端拓展外洋市场,到场环球合作,以三一重工为代表的工程机器主机厂商红利才能明显提拔。瞻望海内机械人财产的开展,三大中心零部件国产替换正在提速,多重身分驱动的主机需求增加,财产链协同下的互惠双赢场面可期。
感知:用于完成机械人自立挪动的感知和定位手艺道理次要包罗视觉、激光、、GPS、IMU等,对应机械人感知体系的差别传感器种别。
自立定位导航:包罗定位、舆图绘制和途径计划。SLAM(立即定位与舆图构建)是开展比力成熟、使用普遍的定位手艺。SLAM是机械人经由过程对各类传感器数据停止收罗和计较,天生对其本身地位姿势的定位和场景舆图信息的体系。SLAM成绩能够形貌为:机械人在未知情况中从一个未知地位开端挪动,在挪动过程当中按照地位估量和传感器数据停止本身定位,同时制作增量式舆图。获得定位和舆图后,再按照途径计划算法(全局、部分、避障)完成自立挪动。
激光SLAM因高精度、高牢靠性、实际研讨相对成熟成为今朝落地产物最为丰硕的手艺。视觉SLAM能从情况中获得海量的、富于冗余的纹理信息,具有超强的场景辨识才能,且能完成语义信息的提取,视觉SLAM今朝尚处于进一步研发和使用处景拓展、产物逐步落地阶段,仍有较大前进空间。家用扫地机:激光导航、激光+视觉导航是支流,2022出货占比靠近85%。家用扫地机械人的手艺计划包罗激光导航、视觉导航、陀螺仪导航、激光+视觉导航等等,当前手艺道路进一步收紧,正朝着单1、集合标的目的开展。2022年激光导航、激光+视觉导航是支流手艺,占比靠近85%,基于激光+视觉导航方法占比超越40%。AMR大都接纳激光SLAM手艺,2022出货占比超90%。
多传感器交融(相机、激光雷达、毫米波雷达、惯导等)的SLAM手艺无望逐步成为趋向,阐扬扬长避短的潜力。机械人对情况的感知大多经由过程激光雷达、摄像头、毫米波雷达、传感器、GPS及其之间的组合来完成。多传感交融包管宁静,激光雷达、毫米波雷达、3D摄像甲等多种传感器在功用上的冗余,包管了效劳机械人的宁静性和一般利用,将来多传感器交融将成为机械人整合多渠道数据信息并处置庞大状况的主要使用。
激光雷达包罗激光发射、激光领受、扫描体系和信息处置四大致系。激光雷达的道理是:经由过程发射n条激光操纵三角测距、TOF(飞翔工夫)或FMCW(调频持续波)来丈量四周物体与本身的间隔,得到精度较高的间隔信息——点云数据。激光雷达上游次要包罗激光器、探测器、扫描器(及光学组件)、芯片等零部件,别离对应激光发射、激光领受、扫描体系和信息处置。此中激光器和探测器、模仿芯片根本为外企主导或抢先,海内供给商起步晚,手艺程度均存在必然差异;光学部件通常为激光雷达厂商自立设想,曾经到达或逾越外洋厂商的程度,具有较着本钱劣势。
使用于机械人的激光雷达以单线激光雷达为主,多线雷达跟着本钱降落无望在庞大场景下完成放量。按照发作线数的几,有单线线线等)之分,差别线束雷达收罗的信息量差别,本钱、成熟度、使用处景也存在差别。今朝使用于效劳机械人的激光雷达以单线为主,扫描平面图,不克不及获得高度信息。消耗级扫地机械人搭载的单线激光雷达多为百元级别;商用处景下,如导购机械人、送餐机械人、旅店机械人、AGV等一样以单线激光雷达为主,但扫描间隔、辨认准确度、活络度请求较高,价钱百元到千元不等。多线激光雷达今朝多使用于主动驾驶范畴,价钱在万元以至十万元以上,手艺成熟度提拔动员本钱降落,多线激光雷达无望在庞大场景下的机械人(商用干净机械人、AMR)完成放量。
2017~2021年,环球激光雷达市场范围从5.1亿美圆增加至20亿美圆,复合增速40.7%,机械人行业占比4.2%。估计25年将进一步增加至135亿。速腾聚创、览沃科技、华为、禾赛科技凭仗高机能和本钱劣势表示不俗。
毫米波雷达具有抗滋扰才能强、性价比高、探测间隔远的特性。毫米波雷达经由过程发射并捕获波长1nm~10nm、频次30GHz~300GHz之间的毫米波旌旗灯号,普通基于FMCW调制测距道理,肯定物体的间隔、速率和角速率。毫米波雷达上游包罗硬件体系(射频前端、DSP、天线及掌握电路)和软件体系两大部门。毫米波雷达具有波是非、频带宽的特性,因而其穿透才能、抗滋扰才能优于激光雷达,在雨雪雾霾沙尘暴等卑劣气候,均能开启一般利用;毫米波雷告竣本价廉,价钱在百元到千元级别,能满意机械人行业的本钱请求;毫米波雷达探测间隔在150m~250m之间,可满意较大范畴探测的需求。
非汽车法例行业手艺厂商之间的毫米波通讯合作大多是60GHz频段为主导,24GHz毫米波通讯因手艺成熟,相对低的本钱在产业使用中有相称大的市场。24GHz,60GHz和77GHz是大大都毫米波通讯传感器利用的频次段,这三个频段之间的差别次要在于收集带宽。产业和信息化部公布的《汽车雷达无线GHz频段的整体计划用于汽车雷达,并限定其他门路雷达在该频段的使用。非汽车法例行业手艺厂商之间的毫米波通讯合作是60GHz频段主导,60GHz最较着的的劣势是毫米波通讯麋集点云,大批的点云数据进步了辨认精度。今朝60GHz和77GHz的毫米波雷达的范畴分辩率都在3.75cm阁下,利用250MHz带宽的24GHz传感器的最好范畴分辩率是60cm,点云数据的麋集水平精密水平明显没法处在一个量级。跟着24GHz可用带宽的削减,用60GHz来补偿是一个不错的挑选。
估计2022年毫米波雷达市场范围86亿元、出货2700万颗。按照AIOT星图测算,2018~2022年中国毫米波雷达市场范围从31亿增加至86亿,复合增速40.5%;出货量从550万颗增加至2000万颗,复合增速71.4%,估计2022年市场范围86亿元、出货2700万颗,同比24.6%、35%。
毫米波雷达被外资把持,国产厂商处于起步阶段。毫米波雷达市场构造集合,前五大市场主体博世、、安波福、Veoneer、海拉,合计占比84%。海内德赛西威、森思泰克、华域汽车等行业先行者,曾经具有77GHz毫米波雷达量产才能,跟着国产替换加快,国产毫米波雷达厂商或能依托当地劣势占有市场制高点。
按照测距道理,3D视觉可分为自动测距和被动测距。自动测距办法的根本思惟是操纵特定的、报酬掌握光源和声源对物体目的停止映照,按照物体外表的反射特征及光学、声学特征来获得目的的三维信息。其特性是具有较高的测距精度、抗滋扰才能和及时性,具有代表性的自动测距办法有构造光法、飞翔工夫法(ToF法)、三角测距法。被动测距手艺不需求报酬地设置辐射源,只操纵处景在天然光照下的二维图象来重修风景的三维信息,具有顺应性强、完成手腕灵敏、造价低的长处,根据视觉传感器的数目和特征被动测距包罗单目视觉、双目平面视觉、多目视觉。
单目视觉、构造光较为成熟,ToF法、多目(双目)视觉是手艺趋向。今朝在挪动机械人导航体系中,视觉计划多以单目视觉为主;构造光法曾经在产业3D视觉中大范围使用。前者没法获得深度信息,多与激光雷达共同利用;后者软件庞大度、硬件本钱高,今朝ToF法、多目(双目)视觉是次要的手艺趋向。ToF手艺在远距探测精度、模构成本方面劣势凸起;跟着芯片算力的增长,多目(双目)视觉的平面婚配成绩无望获得打破,视觉计划本钱进一步低落。
2021年海内视觉产物市场范围64亿,2017~2021年复合增速18.6%。市场格式来看,团体国产化程度不低,高端市场仍由外洋品牌主导。2021年海康威视、华睿科技、大恒图象等国产物牌市场份额合计占比约40%。从手艺难度上国产物牌在中低端市场具有合作力,高端市场由康耐视、基恩士等外洋品牌主导。
人机交互手艺是完机有用相同的桥梁,多模态交互是将来开展标的目的。人机交互是指借助计较机外接硬件装备,以有用的方法完与计较机对话的手艺。在人机交互中,人经由过程输入装备给机械输入相干旌旗灯号,这些旌旗灯号包罗语音、文本、图象、触控等的一种或多种模态,机械经由过程输出或显现装备给人供给相干反应旌旗灯号。效劳机械人的人机交互,就是利用人机交互手艺,经由过程屏幕、语音、手势视觉、Web背景等一系列的方法来掌握机械人根据用户的企图施行使命。一个完美的机械系需求友爱的交互手艺做支持,功用齐备人机交互体系能极大提拔机械人利用体验,吸援用户利用。
以语音辨认、天然言语处置、语音分解为次要手艺组成模块的语音交互手艺已开展较为成熟。基于语音的人机交互是当前人机交互手艺中最次要的表示情势之一。它以语音为次要信息载体,使机用具有像人一样的“能听会说、天然交互、有问必答”才能,其次要劣势在于利用门坎低、信息通报服从高,且可以束缚双手双眼。
ChatGPT将人类反应强化进修(RLHF)引入深度进修的方法,为未来效劳机械人更智能化、兽性化开展供给新思绪。ChatGPT是OpenAI开辟的基于GPT3.5和人类反应强化进修的天然言语处置模子。今朝大范围贸易化的语音手艺多接纳深度进修办法,ChatGPT的面世让人看到大模子(当前深度进修的支流计划)同强化进修的分离能带来的机械了解力和内容输出才能的提拔。天生式AI的表示出强交互才能和贸易化潜力将赋能包罗视频、图象、语音在内的多种相干财产的停顿。将来基于类ChatGPT模子并分离语音分解和语音辨认的智能语音计划将成为新一轮包罗养老、教诲类效劳机械人厂商比赛的手艺和迭代标的目的。
中国智能语音市场范围不变扩展,2021年增至365亿元,2017~2021复合增速28%。2017~2021年,中国智能语音市场范围从106亿元增值285亿元,估计2022年市场范围增至365亿元。
核默算法、数据普通由厂商自立研发和收罗,海内智能语音市场显现头部集合的合作格式。科大讯飞凭仗其持久在语音手艺的积聚以13.7%的市场份额位列第一;阿里、百度为代表的互联网公司的算法和研发劣势较着,合计占20%的市场份额;其他到场者还包罗拓尔思、小i机械人、捷通华声、智臻智能、思必驰等。
今朝体感交互的开展仍旧处于探究阶段,次要集合在游戏范畴,当前正向消耗电子、健身、医疗帮助、XR等范畴浸透,其处理计划还没有构成较着的合作格式。体感交互是间接经由过程对人的姿式的辨认来完与机械的互动。体感交互次要是经由过程摄像体系模仿成立三维空间,同时感到出人与装备之间的间隔与物体巨细。这类交互方法区分于传统鼠标、键盘、多点触摸式交互的交互方法,是由立即静态捕获、图象辨认、VR等手艺交融衍生出的交互方法,以完成手势辨认、心情辨认、眼球追踪等并予以反应。交互情势的公道性、交互举动的简约性、交互企图的精确性和交互反应的立即性是开展体感交互手艺过程当中的四大主要身分。支流的体感交互使用计划多是基于传统视觉特性辨认枢纽点并停止姿势估量,针对静态或是简朴的行动辨认不成成绩(如简朴的手势交互),静态、庞大场景下会呈现受外界滋扰大,辨认禁绝确的状况。基于深度进修的体感交互计划是当前学术探究的趋向,但因为运算庞大、锻炼数据库不敷完美,手艺程度有待进步。体感交互手艺使用次要集合在游戏范畴,当前正向消耗电子、健身、医疗帮助、XR等范畴浸透,其处理计划还没有构成较着的合作格式。跟着体感交互手艺的开展成熟,机械人无望成为高条理体感交互的载体,多交互方法交融供给更好的交互体验。
2022年,机械人行业融资变乱立异高。天眼查数据显现,今朝机械人行业企业48.3万家,2021年企业家数增加47.3%,2022年增速36.9%,新增注册企业12.8万家。按照 《2022年中国机械人行业投融资数据阐发陈述》,停止到 2022 年 9 月 1 日融资变乱总数为 2039 起,融资范围为 2697亿元。从融资变乱数目来看,2015 年以后融资数目不竭爬升,从公然表露的融资数据来看,2020~2022年机械人行业的融资变乱别离为242起、210起, 358起,已表露融资金额合计约在400~500亿元。
中心部件减速器、机械视觉、传感器,挪动机械人和合作机械人遭到了本钱较高存眷。据36氪不完整统计,2022年机械视觉范畴最少完成了51起融资。效劳机械人范畴,挪动机械人、合作机械人是得到融资最多的范畴。