2022年中国协作机器人市场与应用趋势分析

导读

INTRODUCTION

协作机器人(Collaborative Robot,简称Cobot)作为一种新兴的工业机器人品类,因其从设计之初就考虑了降低伤害风险、能安全地与人类进行直接交互和接触,具有轻量化、灵活性高、安全可靠、简单易上手、便于编程和部署、支持柔性化生产等特点,市场一直保持着高速增长的态势,是近年来增长最快且备受投资机构青睐的工业机器人细分市场之一。

文章信息

本文由e-works杨培、黄培原创发布。

协作机器人可广泛应用于汽车及零部件、3C电子、半导体、新能源、家电、厨卫洁具、日化、食品饮料、医药、金属加工等行业,完成诸如设备维护、抓取和放置、上下料、工序间转运、螺丝锁付、装配、涂胶、喷涂、铆接、粘接、包装、码垛、抛光打磨、焊接、质量检测等工作。而且,随着新兴厂商企业不断涌入,下游需求持续释放,协作机器人的应用行业与应用场景也在不断拓展。
 
本文将简要回顾协作机器人发展历程,并对中国协作机器人市场现状、应用特点及发展趋势进行分析和展望。(有详细列表,切勿错过!)

01

协作机器人的诞生及发展

1.协作机器人的主要特点

顾名思义,协作机器人是指被设计成可以在协作区域(机器人和人类可以同时工作的区域)内与人直接进行交互的机器人。与传统的工业机器人相比,协作机器人具有安全、易用、灵活部署等显著特点。
 
◉ 在安全性方面,传统的工业机器人需要安装在防护围栏或者其它屏障之内,以避免对人员造成伤害,但这也极大地限制了工业机器人的应用效果。而协作机器人设计的初衷就是为了提高机器人的安全性,降低机器人在生产过程中对人带来伤害的风险,将人的认知能力与机器人的效率结合在一起。为了实现人机协作的安全性,协作机器人一般采用轻量化设计,例如轻巧的体型、应用内骨骼设计方式等限制运行速度和电机功率;应用力矩传感器、安全皮肤、碰撞检测等技术和方式,能够感知周围的环境,并根据环境的变化改变自身动作行为,可以在特定区域内安全地与人进行直接的交互和接触。
 
◉ 在易用性方面,协作机器人通过拖拽示教、可视化编程等方式,大大降低了操作者的专业要求。即使无编程经验的操作人员也能非常容易地对协作机器人进行编程与调试。而早期的工业机器人,通常都需要专业人员使用专业的机器人仿真与编程软件进行仿真、模拟,定位调试与校准,编程门槛较高,编程周期也较长。
 
◉ 在灵活性方面,传统的工业机器人多为固定式安装,执行的任务和作业范围相对受限。而协作机器人轻便小巧,安装快捷,不仅能在狭小的空间中工作,而且轻量化、模块化,高集成度的设计也使其易拆卸、易转运,能够重新部署在多个应用中,且耗时较短、无需改动布局。而且,协作机器人可与移动机器人组合,形成移动协作机器人,实现更大的作业范围,满足更多复杂应用场景的需求。
 
然而,由于产品定位的原因,协作机器人也有明显的缺点。比如,与传统工业机器人相比,协作机器人运行速度较慢、重复精度较低,负载也较小。在运行速度方面,由于协作机器人须确保安全性,其电机需要兼顾安全保护的功能,因此协作机器人的运行速度较慢,通常只有传统工业机器人的三分之一到二分之一。对于一些优先追求速度的应用场景,协作机器人可能并不能很好地胜任这些任务。在精度方面,由于多轴灵活性的需求及自身的重量限制,协作机器人在运行结束后容易出现一定的抖动情况。虽然近年来各大协作机器人厂商都在不断提升精度,但是重复精度与传统工业机器人相比仍然存在差距。在负载方面,当前市面上协作机器人负载主要在0.5kg-20kg,而传统工业机器人最大负载可达数百公斤甚至数吨。

2.协作机器人的发展历程

协作机器人的概念最早是由美国西北大学的两位教授J.Edward Colgate和Michael Peshkin于1996年提出。这一概念的提出,是基于1995年通用汽车基金会(General Motor Foundation)赞助的一个项目,试图找到一种方法使机器人变得足够安全,以便可以和工人协同工作。然而,世界第一台协作机器人却并不是在美国诞生,而是诞生于丹麦。
 
2008年,丹麦优傲机器人(Universal Robots)推出了全球第一个实现商业应用的协作机器人UR5,这让任何人操作机器人手臂成为现实,也彰示了全球范围内出现真正意义上的协作机器人。优傲也由此成为协作机器人的鼻祖,并引领着协作机器人行业的发展。

图1 UR5协作机器人处理塑料部件的胶水分配工作(图源:优傲机器人)

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在2012-2015年间,国外协作机器人品牌风起云涌,Rethink Robotics、库卡(Kuka)、ABB、发那科(Fanuc)、安川(Yaskawa)等厂商相继推出协作机器人产品。此时的国内市场仍还处于早期阶段。
 
自2015年起,我国本土协作机器人厂商开始涌现。新松、遨博、达明、节卡、越疆、艾利特、珞石、思灵等国产协作机器人品牌厂商开始崭露头角。而且,随着下游需求持续释放,新兴厂商的涌入,协作机器人赛道热度持续升温,众多资本也开始关注协作机器人赛道。
 
然而,协作机器人市场发展并非一帆风顺,例如曾经红极一时的Rethink公司,就于2018年宣布歇业,其大部分资产和全部专利被德国HAHN集团并购。

02

2022年中国协作机器人市场概览

我国作为全球最大的工业机器人应用市场,近年来在国家大力发展机器人产业以及下游行业对工业机器人应用的需求不断攀升等因素的驱动之下,工业机器人产销量与市场规模不断扩大,工业机器人密度也不断提升。而在国内工业机器人市场发展整体向好,产销量、市场规模及密度节节攀升的同时,作为垂直细分领域的协作机器人市场,也同样保持着良好的发展态势,不仅市场规模持续扩大,也形成了“百花齐放”的市场竞争格局。此外,资本市场对协作机器人领域的投资也持续保持活跃。

 

1.销量迅速增长,市场规模持续扩大

在销量及市场规模方面,高工机器人产业研究所(GGII)发布的数据显示,2021年中国协作机器人销量为18623台,同比增长87.62%;市场规模达到20.39亿元,同比增长76.84%,增长显著。其中,2016-2021年,中国协作机器人销量及市场规模年均复合增长率分别为51.94%和41.46%。

 

注:上述数据不包含桌面型协作机械臂

图2 2016-2021年中国协作机器人市场规模 数据来源:高工机器人产业研究所(GGII)

结合历年销量及市场规模情况,以及协作机器人市场主要厂商公布的2022年成绩单及其对2023年的市场预期进行分析,2022年中国协作机器人销量及市场规模或将继续保持增长,且这一增长态势在2023年也将得到延续。
 
近年来中国协作机器人市场持续保持增长,其主要原因包括:

 

①协作机器人适应了柔性自动化以及生产设备安全性需求。制造业的生产制造模式正从单一化、规模化向多品种、小批量转变,这要求生产制造更加柔性化,同时对生产设备安全性的需求进一步提高。协作机器人安全可靠、安装快捷,且能灵活部署,有效满足了柔性自动化以及生产设备安全性需求,支持柔性化生产方式。
 
②协作机器人价格持续走低,导入门槛不断降低,更有不少协作机器人厂商推出经济型协作机器人产品。
 
③与传统工业机器人相比,协作机器人部署成本低,且投资回报期短,应用端对协作机器人认知度及认可度不断提高。
 
④疫情加速制造业转型升级步伐,企业对于智能制造、人机协同、柔性化制造的转型需求提升,同时疫情也推动了无接触式服务,这些都促使轻量灵活的协作机器人销量快速增长。
 
⑤协作机器人向非工业应用领域拓展,并开始批量出货。

2.入局者众多,协作机器人市场“百花齐放”

在市场竞争格局方面,根据e-works不完全统计,目前全球范围内的协作机器人厂商已达到112家。其中,国际厂商达到36家,这些国际厂商绝大多数都活跃于中国市场;国产本土厂商达到76家。目前,中国协作机器人市场正呈现出“百花齐放”的局面。
 
整体来看,中国协作机器人市场的入局者中,主要可以分为六大类:
 
◉ 一是协作机器人领导厂商,以优傲机器人为代表;
◉ 二是传统的六轴工业机器人厂商,比如ABB、发那科(Fanuc)、库卡(Kuka)、安川(Yaskawa)、埃夫特、配天机器人、华数机器人等;
◉ 三是专注于协作机器人细分市场的新兴创业公司,比如节卡、遨博、越疆、达明等;
◉ 四是工业机器人核心零部件厂商,比如,机器人控制系统厂商成都卡诺普推出了CRP-RC08-05六轴轻型负载机器人;
◉ 五是其它细分品类的工业机器人厂商。比如,国产SCARA机器人厂商李群自动化推出MS6协作机器人。
◉ 六是工业机器人领域的“跨界竞争者”。比如,格力、大族激光等都已跨界进入工业机器人领域,并推出协作机器人产品。其中,大族激光旗下的大族机器人成立于2017年,目前已形成了包括 Elfin系列协作机器人、升级款Elfin-P系列协作机器人、MAiRA多感知智能机器人助手、STAR复合机器人等丰富的协作机器人产品系列。
 
根据总部所处地域的不同,也可将这些中国协作机器人市场的入局者,分为欧美系、日韩系和国产系等。其中,欧美系厂商主要以丹麦优傲机器人、丹麦Kassow Robots、瑞士ABB、瑞士史陶比尔、德国库卡、德国HAHN Group(收购了作为协作机器人鼻祖之一的Rethink Robotics的大部分知识产权)、意大利柯马、美国Brooks Automation等为代表;日韩系厂商主要以日本的发那科、安川、川崎、三菱电机、电装、爱普生、欧姆龙以及韩国的纽禄美卡、斗山机器人、韩华机器人等为代表。国产系则主要以中科新松、节卡机器人、遨博机器人、越疆机器人、艾利特机器人、珞石机器人、大族机器人、达明机器人等为代表。

表1 国际协作机器人厂商 (e-works整理,按厂商名称英文首字母排序)

表2 国内本土协作机器人厂商 (e-works整理,按厂商名称拼音首字母排序)

3.投融资火热,亿元级融资事件表现活跃

从投融资市场来看,近年来,协作机器人领域投融资持续火热,融资规模持续扩大。在资本的持续助推下,协作机器人已然成为当下最受资本青睐的赛道之一。根据e-works不完全统计,2022年中国协作机器人市场共发生13起,融资总规模超过50亿元人民币。

表3 2022年中国协作机器人市场投融资事件 (e-works整理)

值得一提的是,2022年全年协作机器人领域亿元级融资事件表现活跃,亿元人民币以上投融资事件达到9起。其中,镁加科技宣布于2022年6月完成约3亿美元C轮融资,以及节卡机器人于2022年7月宣布完成约10亿元人民币D轮融资,创下了协作机器人领域融资金额新高。
 
而且,部分协作机器人厂商已于近期启动上市程序。其中,活跃于中国市场的韩国协作机器人厂商纽禄美卡(Neuromeka)已于2022年11月成功在韩国柯斯达克(KOSDAQ)上市;国产本土协作机器人厂商节卡机器人、越疆机器人已于近期启动上市辅导。

03

中国协作机器人

市场发展及应用特点

协作机器人扫除了人机协作的障碍,让机器人彻底摆脱围栏的束缚,凭其开创性的产品性能和广泛的应用领域,开启了机器人发展的新时代。近年来,随着优傲机器人(Universal Robots)、斗山机器人(Doosan Robotics)、纽禄美卡(Neuromeka)等为代表的国际协作机器人厂商进入中国市场,以及国内崛起一批以节卡机器人、大族机器人、艾利特、越疆机器人等为代表的协作机器人厂商,积极布局和深耕协作机器人市场,我国协作机器人市场正处于快速发展阶段。当前,我国协作机器人市场发展及应用正呈现出以下特点:

1.产品类型多样,以六轴协作机器人最为常见

目前,市面上的协作机器人产品比较多样化。根据机器人结构以及轴数的不同,可以将协作机器人分为多种类型。从结构上来看,既有单臂协作机器人,也有双臂协作机器人。与单臂协作机器人相比,双臂协作机器人具有更高的灵活性和可操作性,通过双臂协同作业,可完成单臂不便完成的任务,可应用范围更加广泛。
 

图3 单臂协作机器人和双臂协作机器人(图源:大族机器人、新松)

根据轴数分类,目前协作机器人主要可分为四轴协作机器人、六轴协作机器人以及七轴协作机器人。其中,四轴协作机器人是在SCARA机器人基础上衍生出的一个品类,也被称为协作型SCARA机器人,在具备协作机器人高精度、轻便、安全可靠、操作简便等优点的同时,也具有一定成本优势。比如,慧灵科技推出的四轴Z-Arm机械臂,作为协作型SCARA机器人,将SCARA机器人的价格降低了50%以上。
 
六轴协作机器人最为常见也最为常用,其运动方式类似于人类手臂的运动,具备完整的自由度,能够到达空间中的任意点,具有较好的通用性,被广泛应用于各个行业中。
 
七轴协作机器人在六轴协作机器人的基础上增加了额外的轴,能够允许机器人躲避某些特定的目标,便于末端执行器到达特定的位置,可以更加灵活稳定地适应某些特殊工作环境。同时,冗余自由度不仅能改善协作机器人运动轨迹,规划问题,还能通过力矩分配使薄弱环节承受合理的力矩,提高协作机器人稳定性。

图4 四轴、六轴及七轴协作机器人(图源:慧灵科技、海默机器人、大族机器人)

此外,为了满足在更多场景的应用,协作机器人的种类也在不断丰富。比如,在产品负载方面,除了中小负载协作机器人产品,协作机器人厂商也纷纷推出更大和更小负载的协作机器人产品。

2.在中小负载的基础上,推出更大和更小负载的协作机器人

作为工业机器人的细分品类之一,协作机器人主打“轻量化、小型化、人机协作”。这是因为,与人类在同一个空间内一起安全地工作,是协作机器人的重中之重,协作机器人越是体积小自重轻,越是能确保安全性与空间效率。因此,在产品负载方面,早期的协作机器人负载通常小于10kg。但是,情况也在发生改变——近年来协作机器人产品也朝着更大负载和超轻负载两个方向发展。
 
一方面,协作机器人厂商纷纷推出更大负载的协作机器人产品。比如,丹麦优傲机器人于2022年6月发布了有效载荷达20kg的工业协作机器人UR20。作为优傲首款面向下一代的工业协作机器人产品,UR20的主要优势在于其在大幅提高了协作机器人有效负载的同时,保留了优傲机器人一直以来的灵活易用性、安全等特点,同时保持了高精度,其重复精度为±0.05mm,在点胶、焊接等高精度场景中表现出色。

图5 协作机器人UR20(图源:优傲机器人)

韩国斗山机器人(Doosan Robotics)推出的H-SERIES大负载协作机器人,负载最大可达25kg,扭矩传感器获得全球安全认证最高等级,可实现精准安全的作业。此外,国产本土协作机器人厂商包括新松、珞石、遨博、达明、泰科智能等也都推出了负载20kg及以上的协作机器人产品。比如,新松于2023年2月发布的DUCO多可大负载协作机器人GCR25-1800,有效负载可达25kg。
 
另一方面,超轻负载的协作机器人也在崛起。近年来,有多家厂商推出了以500g负载为代表的小型桌面协作机器人。比如,ABB推出的Yumi单臂协作机器人,日本电装(DENSO)推出的人机协作机器人COBOTTA,越疆机器人推出的轻量型协作机械臂Magician,有效负载均只有500g。

图6 ABB Yumi单臂协作机器人(图源:ABB机器人)

近年来协作机器人厂商也纷纷推出更大负载和超轻负载的协作机器人产品,主要驱动因素在于适配更多的应用场景。协作机器人的负载与其应用场景紧密相关:轻负载协作机器人(有效负载3-7kg)多用于3C电子、医疗、新零售等行业;中大负载协作机器人(有效负载7-20kg)以及超大负载协作机器人(有效负载在20kg以上)则多用于装配、搬运、码垛、包装等场景中。而超轻负载协作机器人(有效负载小于3kg)多用于分拣、点胶、涂胶、测试等场景。而且,推出更大负载和超轻负载的协作机器人,也是部分协作机器人厂商的商业策略所在。虽然近年来中国乃至全球的协作机器人销量和市场规模不断扩大,但是,从整体来看,协作机器人的出货量和市场规模仍然不大,而且也面临着与小六轴机器人等机器人产品的竞争,因此协作机器人厂商需要通过推出更大及更小负载的协作机器人产品,扩充应用场景,以提升协作机器人出货量,做大市场规模。

3.推出移动协作机器人产品,解锁更多复杂应用场景

除了推出更大和更小负载的协作机器人产品,近年来协作机器人厂商也纷纷推出移动协作机器人(也称“复合机器人”)产品,将协作机器人与移动机器人相结合,同时融入机器视觉等技术,“脑、眼、手、脚”协同,使协作机器人能够更自由地移动,大大地增强机器人作业可达范围,从而能够满足更多复杂应用及细分场景的需求。
 
比如,优傲机器人早在2020年2月就宣布与兄弟公司名傲移动机器人(Mobile Industrial Robots,简称MiR)在丹麦欧登塞共同投资建立协作机器人中心,强强联手开拓复合机器人市场。优傲协作机器人和MiR自主移动机器人组成的复合机器人,依赖多重传感器安全系统并通过规划算法主动预测、识别路况,及时避障,从而实时微调行驶路线,完成各个工站的上下料和物料转移工作。而且,优傲的其它合作伙伴也基于优傲协作机器人产品推出了复合型机器人产品。比如,优傲在中国市场首家提供“交钥匙”解决方案的合作伙伴——苏州拓德科技推出的了nCobot系列协作复合机器人,将优傲的协作机器人手臂与自主移动机器人(AMR)深度集成,由协作机器人手臂充当“手”的功能,由AMR充当 “腿”的功能,并结合夹爪、摄像头等组件,使机器人能够便捷地穿梭在指定位置之间执行抓取、码垛、检测、插入等丰富的指令,进一步丰富了机器人的应用场景。

图7 六台复合型机器人在位于南京的中德智能制造研究院中运行 (图源:优傲机器人)

再如,大族机器人推出的STAR复合机器人,由自主研发的协作机器人Elfin与移动机器人MAV组合而成,它结合机械臂、移动机器人MAV、视觉系统、力控夹爪等进行移动操作,实现对物料的抓取、搬运、装配、检测等功能应用,并根据客户现场使用环境匹配相应的调度系统,对接客户MES等系统,实现灵活调度、快速部署和稳定作业,现已广泛应用于无人送餐、无人工厂、仓储物流、3C电子等领域及场景。
 

图8 STAR复合机器人(图源:大族机器人)

此外,包括库卡(Kuka)、发那科(Fanuc)、新松、节卡、遨博、越疆、达明、海默机器人、集萃智造等厂商也都推出了移动协作机器人产品,能广泛应用于半导体、机床加工、3C电子、日化制造、电力、餐饮、物流等行业,用于完成不同工序间物料转运与上下料、物料分拣、餐饮和药品配送、电力巡检以及档案管理等工作。

4.智能化技术加持,从“人机协作”迈向“人机共融”

“人机共融”是新一代机器人的本质特征,是全球机器人领域研发创新的主要方向。“人机共融”可定义为在同一空间内,充分利用人和机器人的差异性与互补性,通过人机个体间的融合、人机群体间的融合、人机融合后的共同演进,实现人机共融共生、人机紧密协调,自主完成感知与计算。当前,随着视觉技术、力控技术、人工智能等技术融入协作机器人产品之中,协作机器人的智能化程度不断提高,并从“人机协作”迈向“人机共融”。
 
比如,优傲机器人搭配力矩传感器,传感器通过向机器人发送力矩的数据,使其可以动态调整路径,机械抓手也因此有了如同人类的触觉感知,能够更理想地复制人类双手的动作和灵巧性,从而更好地执行产品验证和测试、精密及复杂性高的装配组装、表面抛光和打磨等精细作业任务。而且,通过UR+平台集成创新夹具与视觉,即使在非结构环境中,优傲协作机器人也能识别、拾取各种物体,部署于复杂度更高的自动化流程中。

图9 双臂机器人通过力控功能实现柔性动作(图源:优傲机器人)

大族机器人推出的“新一代多感知智能机器人助手”MAiRA,在安全性方面,搭载了大族机器人自主研发的视觉、力矩、声控、触控等传感器,能够看、听和感知外部环境,具备“预判碰撞行为发生”的功能,可自动检测协作人的作业路径与距离,并智能进行降速、等待、避开、重构轨迹等友好反应,可有效避免伤害发生;在智能化方面,高度集成了新型传感器,并在控制系统和应用中实现人工智能集成,具备生物识别、移动追踪、手势控制、3D视觉感应、声控交互协作、高灵敏安全检测等特性。据介绍,随着人工智能技术的快速发展,物联网、大数据、机器视觉、生物识别、机器学习等技术的日益成熟,MAiRA也将持续迭代,成为集人工智能、物联网、大数据等技术于一身的综合体,具备更高的自主判断、感知、学习、分析决策和人机交互能力。

图10 多感知智能机器人助手MAiRA(图源:大族机器人)

此外,节卡发布的All-in-one共融系列协作机器人,可实现人机共融环境中各种复杂工况条件下,机器人与现场工作人员安全共融的协作生产。集萃智造协作机器人突破了多模态传感器与碰撞检测的信息融合的关键技术,可实现人机共融混合作业。

5.应用场景丰富,并从工业制造拓展到商业服务等领域

近年来,随着协作机器人工艺包的持续开发,协作机器人能实现的应用已非常丰富。在工业制造领域,协作机器人的应用行业包括汽车及零部件、3C电子、半导体、新能源、家电、厨卫洁具、日化、化纤、食品饮料、医药、金属加工等行业,能够完成诸如设备维护、抓取和放置、上下料、工序间转运、螺丝锁付、装配、涂胶、喷涂、注塑、铆接、粘接、包装、码垛、抛光打磨、焊接、质量检测等工作。

而且,由于具有安全易用,灵活智能等先天优势,协作机器人也打破了传统机器人应用场景的边界,从工业制造向商业服务、医疗健康、科研教育、农业养殖等领域快速拓展,在越来越多的场景中得到落地。比如,在新零售/餐饮,协作机器人可用于盲盒抓取、制作咖啡/冰淇淋/奶茶、制作油炸食品、调酒、无人取货、无接触配餐等。在医疗健康领域,协作机器人可用于艾灸、理疗、按摩、远程手术和辅助手术、康复训练、防疫检疫、试剂搬运及检测等。而且,在农业领域,协作机器人可用于农作物监测、清除杂草和果蔬采摘等。

表4 协作机器人的主要应用领域与场景 (来源:e-works整理)

此外,值得一提的是,协作机器人可在多种功能场景中快速切换,不仅支持人机协作,也支持多机器人协作方式,实现柔性化生产作业。比如,双协作机器人搭配,可共同完成螺丝拧紧、汽车白车身除尘等作业任务。在果蔬采摘场景中,六自由度双臂协作机器人与运输机器人协同作业,可实现苹果的采摘与运输。
 
当然,多机器人协作还有诸多应用,且并不仅局限于协作机器人之间,以及协作机器人与其它机器人的协作,也包括传统工业机器人之间的协作等。比如,安川机器人就曾展示过商用车白车身焊接及喷涂工位的多工业机器人协同应用等。在商用车白车身喷涂工位,安川机器人展示了利用喷涂机器人、开门机器人等四款不同的机器人共同完成车身的喷涂作业;而在商用车白车身的焊接工位,同样也是在一个工位内配置多种类型的机器人,完成搬运、点焊以及弧焊作业。

图11 多机器人协同作业 (图源:达明、优傲、安川等)

6.从“造产品”到“建生态”,积极打造协作机器人生态圈

由于机器人系统的开发涉及硬件、软件、应用程序、传感器和接口等方方面面,必须依靠生态的力量才能够针对各场景方便地实现功能拓展。因此,近年来协作机器人厂商在不断研发新产品,扩展协作机器人产品品类,以满足多元化应用需求的同时,也在积极协同核心零部件、机器视觉、传感器、末端执行器、附件及软件、系统集成、AGV/AMR制造商等上下游企业,共同构建协作机器人生态圈,打造协作机器人软硬件生态体系、系统和解决方案,以实现协作机器人的即插即用、灵活扩展与快速部署,进而更好地服务于客户,加速协作机器人的应用落地,实现更广泛行业的应用。
 
比如,作为协作机器人的鼻祖和领导厂商,优傲机器人早在2016年就推出了“UR+”生态系统,这是全球首个针对优傲协作机械臂,用于第三方末端执行器解决方案和其他附加组件的生态系统,能够使优傲机器人及其合作伙伴重点关注各自最擅长的领域,激发创造力,并尽可能提供极高质量的UR协作式机器人末端执行器和附加组件,使客户从中受益。目前,“UR+”生态系统已经在全球范围内汇聚了包括末端工具组件、套装、软件及应用制造商、认证集成商和分销商等在内的1100多家合作伙伴。优傲每个型号的协作机器人产品,都可与UR+生态系统中的末端执行器、软件、附件和应用套装无缝搭配,即插即用。在中国,UR+生态也持续发展,如今提供超过230种组件产品,近20种应用套件,以及成熟的标准解决方案,这些生态产品覆盖焊接、码垛、机器看护、锁紧、装配、质量检测、涂胶、拾取、搬运、抛光等主要应用。

图12 UR+解决方案(图源:优傲机器人)

此外,其它国际厂商如库卡、斗山机器人等,国产本土协作机器人厂商如大族机器人、节卡机器人、珞石机器人、艾利特机器人、遨博机器人、越疆机器人、海默机器人、睿尔曼智能等,也都在跟进,纷纷联合产业链上下游企业,基于自身的协作机器人产品,构建协作机器人软硬件生态体系,以满足各式应用领域的使用要求,为客户提供即插即用的一站式解决方案。

7.国产本土厂商成长迅速,纷纷竞逐国际市场

近年来,国产本土协作机器人厂商成长迅速,主要以节卡机器人、大族机器人、越疆机器人、遨博机器人等为代表。公开报道显示,遨博机器人2022年度的产销量均超过万台。2022年11月,遨博机器人中标比亚迪公司700台“拧螺丝”协作机器人订单,这是协作机器人在全球新能源汽车产业首个批量订单。而且,遨博机器人还于2023年1月与比亚迪续签了7500台协作机器人订单。越疆机器人官网显示,目前其累计售出机器人已超过6.8万台。大族机器人和节卡机器人的出货量在中国市场也名列前茅。
 
与此同时,得益于技术的不断突破与全球化品牌形象的建立,从国内市场开始逐步崛起的国产本土协作机器人厂商也积极走出国门,加速布局海外市场,“出海”队伍越来越庞大。目前,协作机器人出口的主要厂商有大族机器人、节卡机器人、越疆机器人、遨博机器人、达明机器人、新松、慧灵科技、艾利特机器人、非夕科技、珞石机器人等。
 
其中,大族机器人的产品已远销全球100多个国家和地区,并于2019年在德国斯图加特成立了子公司Neura Robotics。作为全球化战略的一部分,大族机器人近年来也前往韩国、日本、印度、美国、墨西哥、保加利亚、西班牙、意大利等国家,参加当地有影响力的展会,展示其协作机器人系列产品及在各行业积累的成熟应用,以此来拓展国际市场。新松多可(DUCO)系列协作机器人等产品通过了CE和SEMI认证,广泛应用于汽车、能源、半导体、3C、食品药品、教育科研等多个行业,并已出口到东南亚、北美、欧洲等数十个国家与地区。

04

中国协作机器人市场发展与应用展望

1.市场继续保持增长,销量及市场规模进一步扩大

中国作为全球最大、增长最快的工业机器人应用市场,市场空间与前景广阔。然而,目前协作机器人作为工业机器人的细分品类之一,产销量占整个工业机器人市场的比例还较小。一方面,随着劳动力成本的持续上涨和有效劳动力不足问题凸显,以及制造企业柔性制造的需求增加,另一方面随着协作机器人的性价比的进一步提升,企业应用协作机器人的成本的进一步降低,以及协作机器人应用向医疗大健康、新零售、餐饮等领域的拓展,未来中国协作机器人市场将继续保持增长,销量及市场规模将进一步扩大。
 
这一判断在一些市场研究机构的报告中也得到了验证。Interact Analysis曾作出预测指出,到2026年全球协作机器人市场将继续强劲增长,年增长率保持在20%以上;而且,按出货量计算,到2026年中国市场占全球市场的份额将达到54.4%,中国市场的增长率将达到29%,为全球最高。GGII预测,作为协作机器人的主战场之一,2026年中国协作机器人市场销量有望突破10万台。

2.应用领域与场景将进一步拓展,并应用于更多的中小企业

当前,我国制造业正加快转型升级发展,3C、锂电、光伏、半导体等行业产能稳步扩张,柔性自动化、智能化制造趋势特征明显,与此同时,新消费、新零售、新餐饮等商业业态兴起,催生了更加多元化的机器人研发与应用需求,将有力推动协作机器人应用领域与场景的进一步拓展。
 
而且,协作机器人具有小巧灵活、成本低、部署快,以及无需对现有布局进行整体改造等特征,非常适用于想要使用工业机器人但任务更简单、预算更少的中小企业。随着协作机器人已在各个领域有成熟落地案例,市场对协作机器人的接受度不断提高,未来将会有更多的协作机器人在中小企业中得到应用。

3.协作机器人品类更加丰富,产品边界越来越模糊

一般认为,协作机器人是指能与人类在共同工作空间中协同工作的机器人,由执行机构、一体化关节和控制系统组成。而且,为了确定人机协作应用的安全方法,国际标准化组织ISO/TC 184/SC2 WG3接受委托并编制了ISO/TS 15066技术规范“机器人和机器人设备--协同工业机器人”。规范里详细定义了协作机器人的四种协同工作方式:安全适用的受监控停止、手动引导、速度与分离监控、功率与力的限制。因此,满足能和人类在共同工作空间中协同工作,以及满足国际标准化组织编制的技术规范中的相关要求的机器人,可被称为协作机器人。而随着协作机器人正朝着高负载、高精度、高柔性等方向发展,以及工业机器人厂商对传统的工业机器人产品进行改良,以使其越来越安全,交互也趋于人性化,人机协作的属性愈加增强,可以预见,未来的协作机器人与传统工业机器人之间的界限将会越来越模糊。
 
事实上,市场上已经出现在传统工业机器人基础上改良的协作机器人产品。比如,柯马(Comau)推出的AURA协作机器人,高约3米,重约3吨,工作半径2.8米,有效负载最高可达170kg。它通过采用六个安全性级别和模块化方法,支持人类以完全安全、近距离的方式执行手动操作,而无需设置障碍物或围栏。在灵活性方面,AURA 足以应对所有类型的协作操作,支持按需采用协作模式或非协作高速模式。据介绍,柯马当时提出AURA设计方案的初衷,是为了填补中大型协作机器人市场的空白。该方案能够帮助柯马产品线的机器人都可以变身为协作机器人。

图13 AURA协作机器人(图源:Comau)

4.技术突破,推动智能化、柔性化程度进一步提高

 
在技术上,感知与认知技术、人机交互技术和碰撞检测技术将是当前和未来协作机器人领域研究的重点。这些技术上的突破,将提升协作机器人的自主性、柔顺性、安全性和舒适性,推动其智能化、柔性化程度进一步提高。未来的协作机器人技术将呈现操作方式灵巧化、感知方式多样化、决策方式智能化、控制系统更安全、系统架构云端化等发展特征和趋势。

 - 参考文献 - 

本文撰写过程引用和参考了以下文章和资料,一并感谢:
1.智星崛起.深度科普:盘点协作机器人的前世今生 
2.高工咨询.2022年协作机器人产业发展蓝皮书 
3.机器人大讲堂.国内首发!2022年中国协作机器人技术发展报告,探索协作机器人技术应用与发展趋势! 
4.优傲机器人.优傲预测:2023年协作机器人市场五大自动化趋势 
5.高工机器人.开启智能协作机器人新时代 
6.淄博日报.规上工业企业已全面复工复产,淄博工业经济按下“提效争先”加速键 
7.中国机器人网.对标特斯拉 这家协作机器人企业要做人形机器人? 
8.21世纪经济报道.大族机器人的三次选择:总经理王光能详解协作机器人赛道 
9.机器人在线.“四大家族”失去“主角光环”,国产协作机器人要崛起了? 
10.EEWORLD电子工程世界.中国将引领协作机器人的未来

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