機(jī)器人技術(shù)的興起正在引領(lǐng)我們進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IDC預(yù)測(cè)，中國(guó)機(jī)器人（含無(wú)人機(jī)）及相關(guān)服務(wù)的消費(fèi)額持續(xù)高速增長(zhǎng)，到2021年將達(dá)到746億美元（約合4720億元人民幣），2017年~2021年復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）將達(dá)到31.9%。中國(guó)已經(jīng)成為全球最大的機(jī)器人市場(chǎng)，包括互聯(lián)網(wǎng)公司、科技公司等在內(nèi)的業(yè)界各方紛紛進(jìn)入這一市場(chǎng)，在技術(shù)和需求的帶動(dòng)下，相關(guān)機(jī)器人產(chǎn)品也如雨后春筍般涌現(xiàn)，機(jī)器人開始在我們的生產(chǎn)和生活中扮演不可或缺的角色。
人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然交互等技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)全球服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速興起。隨著市場(chǎng)空間的開啟，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷增大，各領(lǐng)域的企業(yè)紛紛進(jìn)入這一市場(chǎng)，積極布局。與此同時(shí)，我國(guó)服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在政策的指導(dǎo)下和技術(shù)、需求的支撐下蓬勃發(fā)展，重點(diǎn)零部件、算法等關(guān)鍵技術(shù)以及規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)正在成為產(chǎn)業(yè)界突破的重要方向。
銷量穩(wěn)步增長(zhǎng)，企業(yè)迅速布局
全球服務(wù)機(jī)器人銷量穩(wěn)步增長(zhǎng)，企業(yè)紛紛布局形成三大陣營(yíng)。從市場(chǎng)體量上看，全球服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)不斷擴(kuò)張，醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人成為支柱。智能服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景和服務(wù)模式不斷豐富，服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模高速增長(zhǎng)，國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）的數(shù)據(jù)顯示，2017年全球服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)預(yù)計(jì)達(dá)29億美元，2020年將快速增長(zhǎng)至69億美元，平均增速達(dá)27.9%。2017年，全球醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人、家用服務(wù)機(jī)器人和專用服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)分別為16.2億美元、7.8億美元與5億美元，其中醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模占比過(guò)半。
從企業(yè)布局上看，參與企業(yè)憑借自身優(yōu)勢(shì)搶占先機(jī)，已基本形成三大陣營(yíng)。一是典型服務(wù)機(jī)器人企業(yè)以人工智能技術(shù)為依托，深耕個(gè)人和家庭服務(wù)領(lǐng)域，如iRobot的掃地機(jī)器人和擦地機(jī)器人在25年間已銷往全球65個(gè)國(guó)家，銷量逾1600萬(wàn)臺(tái)；二是工業(yè)機(jī)器人與家居領(lǐng)域傳統(tǒng)企業(yè)利用技術(shù)積累或渠道市場(chǎng)等優(yōu)勢(shì)進(jìn)行布局，如安川電機(jī)與美的合作，積極推行智慧家居+智能制造的雙智戰(zhàn)略，以開辟第二跑道；三是互聯(lián)網(wǎng)巨頭通過(guò)收購(gòu)與合作方式向?qū)I(yè)領(lǐng)域滲透，如亞馬遜收購(gòu)KivaSystems公司，其Kiva物流機(jī)器人在倉(cāng)庫(kù)分揀環(huán)節(jié)中，為亞馬遜每年節(jié)省約9億美元。
基于感知技術(shù)的快速發(fā)展，服務(wù)機(jī)器人以雙足穩(wěn)定性與交互智能化為主攻方向。在感知技術(shù)方面，激光雷達(dá)+SLAM和深度攝像頭+SLAM已成為主流定位導(dǎo)航解決方案，其中SLAM技術(shù)逐步向輕量級(jí)、小型化方向發(fā)展，通過(guò)高性能計(jì)算實(shí)現(xiàn)三維重建、場(chǎng)景理解等功能。在運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)方面，輪式機(jī)器人在市場(chǎng)中已占據(jù)主要份額，但受越障能力限制，其通過(guò)性局限較大，故針對(duì)雙足機(jī)器人的探索已成為主要路徑之一。
雙足機(jī)器人基于陀螺儀與速度傳感器的發(fā)展，在經(jīng)典零力矩點(diǎn)（ZMP）控制算法上不斷迭代升級(jí)，行走穩(wěn)定性不斷提升，其中波士頓動(dòng)力與日本ASIMO具領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。在交互技術(shù)方面，當(dāng)前交互性機(jī)器人以語(yǔ)音交互為主，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單場(chǎng)景、常規(guī)性問(wèn)答的單輪對(duì)話。但隨著語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)義理解等技術(shù)的不斷發(fā)展，復(fù)雜場(chǎng)景下的多輪對(duì)話將是未來(lái)交互性機(jī)器人的發(fā)展方向，庫(kù)卡機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器維修，目前軟銀的Pepper較具代表性。
三大舉措助力產(chǎn)業(yè)騰飛
在推動(dòng)我國(guó)服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展上，業(yè)界應(yīng)從三個(gè)方向入手。
一是重點(diǎn)突破核心零部件與算法，實(shí)現(xiàn)硬件國(guó)產(chǎn)化、自主化。重點(diǎn)突破多線束激光雷達(dá)，同時(shí)圍繞固態(tài)化、小型化和低成本化等趨勢(shì)，加強(qiáng)固態(tài)激光雷達(dá)研發(fā)進(jìn)度。鼓勵(lì)企業(yè)探索面向未來(lái)發(fā)展的新型傳感器制造技術(shù)、集成技術(shù)、智能化技術(shù)等。著力發(fā)展單目結(jié)構(gòu)光、雙目視覺(jué)和TOF等深度攝像頭技術(shù)，重點(diǎn)突破圖像識(shí)別、3D重建與實(shí)時(shí)定位及圖像構(gòu)建（SLAM）技術(shù)。大力發(fā)展小體積、高速度、大扭力的數(shù)字與模擬舵機(jī)技術(shù)，盡快縮小國(guó)內(nèi)外差距�；谖覈�(guó)人工智能發(fā)展基礎(chǔ)，加快推進(jìn)人機(jī)交互相關(guān)人工智能算法研究與創(chuàng)新。
二是積極培育龍頭企業(yè)，打造知名國(guó)際品牌。加快培養(yǎng)發(fā)展機(jī)器人自主品牌和企業(yè)，在重點(diǎn)發(fā)展機(jī)器人整機(jī)企業(yè)的同時(shí)，關(guān)注零部件和產(chǎn)業(yè)鏈配套環(huán)節(jié)的協(xié)同發(fā)展，打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的機(jī)器人全產(chǎn)業(yè)鏈。充分發(fā)揮龍頭企業(yè)的帶動(dòng)作用，以龍頭企業(yè)引領(lǐng)創(chuàng)新，推進(jìn)特色鮮明、優(yōu)勢(shì)突出的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展。創(chuàng)新產(chǎn)學(xué)研合作模式，大力推進(jìn)研究院所、大專院校與機(jī)器人產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合。
三是加快制定行業(yè)發(fā)展規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)。加快制定行業(yè)發(fā)展規(guī)劃，明確發(fā)展重點(diǎn)，規(guī)劃產(chǎn)業(yè)布局和發(fā)展步驟，指導(dǎo)服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，形成以主機(jī)企業(yè)、系統(tǒng)集成企業(yè)和零部件及產(chǎn)業(yè)服務(wù)企業(yè)協(xié)同發(fā)展的全產(chǎn)業(yè)鏈體系。加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵零部件與算法亟待突破
國(guó)內(nèi)服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)已初具規(guī)模，但在技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的自主化方面仍有待提升。
一方面，我國(guó)服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)體量巨大且發(fā)展迅速。IFR數(shù)據(jù)顯示，2016年國(guó)內(nèi)服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)10.3億美元，預(yù)計(jì)2017年將達(dá)到13.2億美元，同比增長(zhǎng)約28%，略高于全球市場(chǎng)年均增速。在個(gè)人和家庭服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用上，庫(kù)卡機(jī)器人何服電機(jī)維修，我國(guó)已展開先行探索，如科沃斯地寶9系機(jī)器人具有全屋巡航建圖、弓字形規(guī)劃清掃等新模式；又如天智航骨科手術(shù)機(jī)器人已在北京積水潭醫(yī)院等10多家醫(yī)院投入臨床應(yīng)用，手術(shù)精度可達(dá)到0.8毫米，減少術(shù)中輻射70%以上，提高手術(shù)效率20%以上。
另一方面，在巨大的市場(chǎng)空間，我國(guó)智能機(jī)器人卻仍以進(jìn)口為主，國(guó)內(nèi)廠商多處于產(chǎn)業(yè)鏈下游。進(jìn)口服務(wù)機(jī)器人已占據(jù)國(guó)內(nèi)超八成市場(chǎng)，其中日本的智能機(jī)器人最多，高達(dá)78.36%。由于市場(chǎng)前景良好，國(guó)外廠商紛紛在中國(guó)設(shè)廠，以提高市場(chǎng)占有率，但我國(guó)服務(wù)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)大部分仍以組裝和代加工為主，處于產(chǎn)業(yè)鏈下游，普遍存在進(jìn)入時(shí)間短、產(chǎn)業(yè)集中度低、技術(shù)基礎(chǔ)薄弱、總體規(guī)模小等短板。
服務(wù)機(jī)器人關(guān)鍵零部件與算法是國(guó)產(chǎn)化突破的重要方向。在感知方面，激光雷達(dá)的固態(tài)化、小型化、低成本和融合化的發(fā)展趨勢(shì)為國(guó)內(nèi)廠商提供了新的切入點(diǎn)。在多線束非固態(tài)激光雷達(dá)市場(chǎng)被美德日等國(guó)家壟斷的情況下，固態(tài)激光雷達(dá)以弱硬件+強(qiáng)算法的研發(fā)思路逐步興起，為國(guó)內(nèi)企業(yè)提供了一個(gè)全新的發(fā)展方向，其具有掃描速度快、掃描精度或指向精度高、可控性好、價(jià)格較低等優(yōu)勢(shì)，如國(guó)內(nèi)企業(yè)SLAMTEC結(jié)合激光三角測(cè)距技術(shù)與高速視覺(jué)采集處理機(jī)制，推出了售價(jià)僅千元的低成本激光雷達(dá)。在運(yùn)動(dòng)控制方面，小體積、高速度、大扭力的舵機(jī)有望成為國(guó)產(chǎn)化突破的控制器件。
相較于工業(yè)機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人控制精度要求較低，更強(qiáng)調(diào)小型化與靈活性，并多以舵機(jī)為主要控制模塊，但其中減速器和電機(jī)等零件國(guó)外已基本形成壟斷局面。我國(guó)服務(wù)機(jī)器人舵機(jī)技術(shù)雖整體相對(duì)落后，但近幾年國(guó)內(nèi)企業(yè)展開自主創(chuàng)新，以低價(jià)優(yōu)勢(shì)逐步縮小市場(chǎng)占有率差距，如優(yōu)必選公司開發(fā)的舵機(jī)內(nèi)置MCU系統(tǒng)，自主改進(jìn)算法，其價(jià)格僅為國(guó)外同等參數(shù)產(chǎn)品的三分之一。