廣西農(nóng)機(jī)網(wǎng)小六輪二手:國(guó)泰君安證券:中國(guó)機(jī)器人行業(yè)迎需求拐點(diǎn) 技術(shù)奇點(diǎn)靠近
摘要:
我們認(rèn)為,中國(guó)機(jī)器人行業(yè)已經(jīng)迎來需求拐點(diǎn),有望逐漸從復(fù)制跟隨走向技術(shù)引領(lǐng),從國(guó)產(chǎn)替代邁入海外拓展階段。中國(guó)是全球規(guī)模最大,增速最快的機(jī)器人市場(chǎng),2001~2022年機(jī)器人銷量從700臺(tái)增長(zhǎng)至30.3萬臺(tái)(銷售規(guī)模87億美元),復(fù)合增速33.5%。2017年是中國(guó)機(jī)器人行業(yè)的分水嶺,2017年以前是國(guó)產(chǎn)替代階段,國(guó)內(nèi)機(jī)器人公司主要通過模仿,以更低的成本獲得市場(chǎng)。2017年開始,結(jié)合AI深度學(xué)習(xí)、3D視覺、力控等技術(shù)的變革,中國(guó)機(jī)器人行業(yè)逐漸走向市場(chǎng)引領(lǐng),2017~2022年銷量復(fù)合增速23.1%。人口結(jié)構(gòu)變化,制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)爆發(fā)并領(lǐng)先全球,中國(guó)機(jī)器人或能復(fù)制日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑。除了享受外部紅利,運(yùn)動(dòng)控制(含伺服控制、減速器等)、自主定位導(dǎo)航、人機(jī)交互等核心部件和技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步是機(jī)器人行業(yè)長(zhǎng)足發(fā)展的決定性因素。
制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,新能源產(chǎn)業(yè)崛起,工業(yè)機(jī)器人進(jìn)口替代提速。回顧日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛之路,汽車作為工業(yè)機(jī)器人的最大下游,1970~1990年產(chǎn)量從581萬升至1349萬臺(tái),日本工業(yè)機(jī)器人隨之成長(zhǎng),產(chǎn)量由1350臺(tái)升至10萬臺(tái),復(fù)合增速25%,兩大機(jī)器人公司發(fā)那科、安川包攬了汽車沖壓、焊接兩大工藝。2020年,中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)爆發(fā)并領(lǐng)先全球,或能復(fù)制日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑。新能源作為新興產(chǎn)業(yè),企業(yè)愿意聯(lián)合國(guó)產(chǎn)機(jī)器人探索標(biāo)準(zhǔn)化工藝,技術(shù)能力的積累使得國(guó)產(chǎn)廠商具備了滿足工業(yè)場(chǎng)景客戶需求的能力,國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人得以借勢(shì)追趕,訂單額、交付質(zhì)量、復(fù)購(gòu)率良性增長(zhǎng)。2020年疫情期間,外資品牌進(jìn)口受阻,交付能力更勝一籌的國(guó)產(chǎn)品牌把握住了發(fā)展良機(jī)。
產(chǎn)業(yè)鏈成本優(yōu)勢(shì)疊加工程師紅利,服務(wù)機(jī)器人進(jìn)入海外拓展階段。服務(wù)機(jī)器人國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要由內(nèi)資主導(dǎo),海外市場(chǎng)拓展也已獲得成效,代表品類/企業(yè)有:移動(dòng)機(jī)器人極智嘉、家用掃地機(jī)器人石頭科技/科沃斯、商用清潔機(jī)器人高仙、配送機(jī)器人普渡科技、農(nóng)業(yè)無人機(jī)大疆。中國(guó)品牌拓展海外市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì):1)海外服務(wù)業(yè)長(zhǎng)期面臨員工流動(dòng)性高、工資上漲的壓力,企業(yè)很愿意使用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;2)中國(guó)有成熟的產(chǎn)業(yè)鏈配套,性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯,投資回收期短;3)工程師紅利:服務(wù)機(jī)器人對(duì)不同的使用場(chǎng)景有不同的需求,中國(guó)品牌對(duì)問題的響應(yīng)能力、持續(xù)的服務(wù)能力。
1)運(yùn)控核心部件國(guó)產(chǎn)化率有望快速提升,人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)核心部件制造能力提升,伺服控制系統(tǒng)、諧波減速器國(guó)產(chǎn)化顯著提升,RV減速器也努力縮小差距。2)自主定位和環(huán)境感知率先進(jìn)入項(xiàng)目工程化和成本控制的階段:多傳感器融合(相機(jī)、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、慣導(dǎo)等)SLAM技術(shù)逐漸成為趨勢(shì),機(jī)器人自主移動(dòng)和感知環(huán)境的能力與自動(dòng)駕駛有一定通用性,移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化面對(duì)的是相對(duì)封閉確定的低速場(chǎng)景,比自動(dòng)駕駛已率先進(jìn)入了項(xiàng)目工程化和成本控制的階段。3)人機(jī)交互:語音交互技術(shù)已發(fā)展較為成熟,ChatGPT將人類反饋強(qiáng)化學(xué)習(xí)引入深度學(xué)習(xí)的方式為機(jī)器人更智能化、人性化發(fā)展提供了新思路。
風(fēng)險(xiǎn)提示:1)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇低于預(yù)期;2)超融合在國(guó)內(nèi)水土不服;3)出現(xiàn)相似技術(shù)。
全文
1.中國(guó)是全球最大的機(jī)器人市場(chǎng)和增長(zhǎng)最快的新興市場(chǎng)
1.1.中國(guó)機(jī)器人占全球市場(chǎng)份額的一半以上
2016~2022年,全球機(jī)器人市場(chǎng)復(fù)合增長(zhǎng)率12%,21年市場(chǎng)規(guī)模366億美元(出貨50萬臺(tái)),IFR預(yù)測(cè)22年市場(chǎng)規(guī)模為405億美元/YOY+14%。22年市場(chǎng)規(guī)模由高到低預(yù)計(jì)為:服務(wù)機(jī)器人138億美元/占比34%、工業(yè)機(jī)器人132億美元/占比33%、特種機(jī)器人70億美元/占比17%、物流機(jī)器人65億美元/占比16%;從成長(zhǎng)速度看,2016~2022年復(fù)合增速由高到低分別是:物流機(jī)器人23%、服務(wù)機(jī)器人21%、特種機(jī)器人13%、工業(yè)機(jī)器人3%。
2017~2022年,中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)復(fù)合增長(zhǎng)速22%,預(yù)計(jì)2022年中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模174億美元,其中,工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模87億美元,占比50%,其中服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模65億美元,占比37%,特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模22億美元,占比13%。
1.2.22年工業(yè)機(jī)器人規(guī)模87億美元,5年復(fù)合增速13.6%
全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模整體呈擴(kuò)大趨勢(shì)。根據(jù)IFR統(tǒng)計(jì),2017~2022年,全球市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速3.6%,預(yù)計(jì)2022年為132億美元;出貨量從38萬臺(tái)增長(zhǎng)至50萬臺(tái),復(fù)合增速6.3%。2017~2022年,中國(guó)工業(yè)機(jī)器人出貨量從15.6萬臺(tái)增長(zhǎng)至30.3萬臺(tái),市場(chǎng)規(guī)模87億美元,2017~2022市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速13.6%,其中工業(yè)六軸銷量占比67%,SCARA機(jī)器人占比24%,協(xié)作機(jī)器人占比7%。,從過去5年銷量的復(fù)合增速看,大六軸(48.5%)>;;;協(xié)作機(jī)器人(39.8%)>;;;小六軸(19.3%)>;;; SCARA機(jī)器人(15.4%)>;;;DELTA機(jī)器人(8%)。
2017~2022六軸機(jī)器人銷量復(fù)合增速12.6%, 2022出貨量18.8萬臺(tái),大六軸增速超小六軸,是六軸機(jī)器人銷量增長(zhǎng)的主要貢獻(xiàn)品類。2017~2022年,六軸機(jī)器人出貨量從104095臺(tái)上漲至188238臺(tái),復(fù)合增速12.6%,預(yù)計(jì) 2023年出貨214732臺(tái),同比增速14.1%。2020~2022年,大六軸(負(fù)載>;;;20kg)銷量從44421增長(zhǎng)至97947臺(tái),復(fù)合增速48.5%;小六軸(<;;;20kg)出貨量從63418臺(tái)增長(zhǎng)至90291臺(tái),復(fù)合增速19.3%。六軸銷量增長(zhǎng)主要受新能源、汽車零部件行業(yè)拉動(dòng)。
協(xié)作機(jī)器人銷量增速領(lǐng)跑各品類,2017~2022年銷量復(fù)合增速39.8%。2021年銷量顯著上臺(tái)階,同比增長(zhǎng)108.5%,銷量破萬臺(tái),2017~ 2022年銷量3618臺(tái)增長(zhǎng)至.19351臺(tái),預(yù)計(jì)2023年出貨將超過2.5萬臺(tái),2016~2021年市場(chǎng)規(guī)模從3.6億人民幣增長(zhǎng)至20.39億人民幣,年均復(fù)合增速41.5%。汽車制造、汽車電子行業(yè)拉動(dòng)作用明顯。
SCARA機(jī)器人2017~2022年復(fù)合增速15.4%。2017~2022年銷量從33385臺(tái)增長(zhǎng)至68341臺(tái),復(fù)合增速15.4%,20年銷量上臺(tái)階,主要是受到鋰電池行業(yè)帶動(dòng),預(yù)計(jì)2023年將增長(zhǎng)至70118臺(tái)。
DELTA機(jī)器人體量小、增速慢。2017~2021年,我國(guó)DELTA機(jī)器人出貨量從4152臺(tái)增長(zhǎng)至6146臺(tái),復(fù)合增速8.2%,預(yù)計(jì)2023年銷量波動(dòng)不大。
1.3.22年服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模65億美元,5年復(fù)合增速40.2%
根據(jù)中國(guó)電子學(xué)會(huì)數(shù)據(jù),2021年全球服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模172億美元,2017~2022年復(fù)合增速26.9%,預(yù)計(jì)2022年為217億美元/yoy+26.1%,2023年有望增長(zhǎng)至250億美元/yoy+15.2%。2021年中國(guó)服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模49億美元,預(yù)計(jì)2022年為65億美元/ yoy+32.7%,2017~2022年市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速40.2%, 2023年有望增長(zhǎng)至83億美元。中國(guó)服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)快速增長(zhǎng),教育、公共服務(wù)等領(lǐng)域需求成為主要推動(dòng)力。
服務(wù)機(jī)器人對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域的適應(yīng)性逐步擴(kuò)展、產(chǎn)品類型愈加豐富、自主性不斷提升。服務(wù)機(jī)器人由早期的掃地機(jī)器人、送餐機(jī)器人等成熟產(chǎn)品,逐漸向教育機(jī)器人、醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人、大廳引導(dǎo)機(jī)器人、商業(yè)清掃機(jī)器人等方向延伸,服務(wù)領(lǐng)域和服務(wù)對(duì)象不斷豐富。
家用掃地機(jī)行業(yè)滲透率尚低,仍有較大市場(chǎng)提升空間。2017~2020年家用掃地機(jī)器人國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷量從322萬臺(tái)增至469萬臺(tái),復(fù)合增速13.4%。疫情的不確定性使得國(guó)內(nèi)中高端消費(fèi)能力受到影響,2021~2022年銷量有所停滯甚至下滑,2022年掃地機(jī)銷量323萬臺(tái)。2017~2022國(guó)內(nèi)掃地機(jī)器人零售額從44億人民幣增長(zhǎng)至102億人民幣,復(fù)合增速15%。市場(chǎng)呈現(xiàn)出產(chǎn)品迭代推動(dòng)均價(jià)提高,價(jià)增帶動(dòng)銷額增長(zhǎng)的特點(diǎn)。根據(jù)奧維云網(wǎng)數(shù)據(jù),2017~2022年國(guó)內(nèi)掃地機(jī)器人線上、線下渠道均價(jià)呈增長(zhǎng)勢(shì),單品分別從1351元漲至3154元、1955元漲至4355元,中高端掃地機(jī)出貨占比持續(xù)擴(kuò)大。國(guó)內(nèi)掃地機(jī)家庭滲透率相比其他發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大差距,根據(jù)Euromonitor測(cè)算,2021年美國(guó)掃地機(jī)滲透率超過15%,德國(guó)、日本滲透率8%左右,國(guó)內(nèi)掃地機(jī)家庭滲透率不足5%,聚集在沿海一二線城市,市場(chǎng)空間廣闊。伴隨廠商低價(jià)策略的實(shí)施,行業(yè)滲透率有望進(jìn)一步提升。
商用清潔機(jī)器人處于市場(chǎng)導(dǎo)入期,2021年出貨4000臺(tái),預(yù)計(jì)2026年將增加到3萬臺(tái),市場(chǎng)規(guī)模約為45億。2021年商用清潔機(jī)器人出貨量在4000臺(tái)以上,市場(chǎng)滲透率處于較低水平。價(jià)格是制約商用清潔機(jī)器人放量的重要因素。目前清潔機(jī)器人價(jià)格普遍偏高,室內(nèi)場(chǎng)景機(jī)器人4~10萬,室外場(chǎng)景25~30萬。我們測(cè)算,單臺(tái)商用清潔機(jī)器人單日可釋放5個(gè)保潔人員人力,投資回收期為5個(gè)月。隨著技術(shù)更加成熟、落地產(chǎn)品應(yīng)用不斷豐富、成本進(jìn)一步降低,商用清潔機(jī)器人價(jià)格不斷下降會(huì)是是推動(dòng)下游企業(yè)購(gòu)買的重要因素。
配送服務(wù)機(jī)器人率先在餐飲行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,預(yù)計(jì)2026年市場(chǎng)規(guī)模56億人民幣。據(jù)頭豹研究院數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)餐飲配送機(jī)器人規(guī)模從2017年的0.2億元增長(zhǎng)至2021年的6億元/CAGR=134%,預(yù)計(jì)未來中國(guó)餐飲配送機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)提升,有望從2022年的12.1億元增長(zhǎng)至2026年的55.7億元,復(fù)合增速46.4%。22年銷量4~5萬臺(tái),預(yù)計(jì)2023年送餐機(jī)器人銷量6~7萬臺(tái)。按照市場(chǎng)價(jià)格,一臺(tái)送餐機(jī)器人的價(jià)格從1萬到3萬元不等,餐飲行業(yè)送餐傳菜大多是計(jì)件工資,若以每盤菜0.5元計(jì)算,一天100盤菜,一年的費(fèi)用1.5萬到1.6萬元,如果使用傳菜機(jī)器人,1~2年就可以收回成本。一臺(tái)擎朗送餐機(jī)器人一天可以工作約10小時(shí),來回一兩百趟,其配送效率完全超過了一個(gè)服務(wù)員的傳菜效率。
受益于電商物流、工廠物流的發(fā)展,2018~2022年移動(dòng)機(jī)器人復(fù)合增速69.3%。根據(jù)MIR數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2022年AGV出貨量為45942臺(tái),2018~2022年均復(fù)合增速12.7%,預(yù)計(jì)2023出貨50241臺(tái),同比增速9.4%。2022年AMR出貨量5443臺(tái),2018~2022年均復(fù)合增速69.3%,預(yù)計(jì)2023出貨6434臺(tái),同比增速18.2%。
醫(yī)療機(jī)器人:2021年全球市場(chǎng)規(guī)模207億美元,中國(guó)80億人民幣;2017~2021年復(fù)合增速全球14.8%,中國(guó)33.9%。近年來,隨著手術(shù)機(jī)器人及康復(fù)機(jī)器人的迅速發(fā)展,全球醫(yī)療機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模迅速增長(zhǎng)。
1.4.22年特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模22億美元,5年復(fù)合增速29.7%
特種機(jī)器人發(fā)展迅速,新機(jī)型不斷問世,整機(jī)性能不斷提高,應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,市場(chǎng)需求潛力大。2017-2021年,我國(guó)特種機(jī)器人需求量從10630臺(tái)增加到26856臺(tái);2021特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模 18億美元,預(yù)計(jì)2022年22億美元,2017~2022年復(fù)合增速29.7%。在特種機(jī)器人的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)中, 2021年軍事應(yīng)用機(jī)器人占比71%,極限作業(yè)機(jī)器人占比達(dá)到了23%,應(yīng)急救援機(jī)器人相對(duì)較小,占比6%。
農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,農(nóng)用無人機(jī)率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模45.5億元,普及度處于全球先進(jìn)水平。2015~2021年中國(guó)農(nóng)業(yè)無人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模從2億元增至28.63億元,年均復(fù)合增速55.8%;據(jù)貝哲斯咨詢統(tǒng)計(jì),2021年全球農(nóng)業(yè)無人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模88.21億元,中國(guó)占比32.5%,農(nóng)業(yè)無人機(jī)普及度處于全球先進(jìn)水平。
中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)器人處于市場(chǎng)探索期,預(yù)計(jì)2022年農(nóng)業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模11.46億元,全球份額2.5%。2014~2021中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)器人從0.91億元增長(zhǎng)至8.33億元,年復(fù)合增速37.2%;中國(guó)耕地面積約占全球耕地面積的7%;據(jù)貝哲斯咨詢統(tǒng)計(jì),2021年全球農(nóng)業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模331.72億元,中國(guó)占比2.5%,農(nóng)業(yè)機(jī)器人的普及度有較大差距。
2. 中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè):從復(fù)制跟隨到技術(shù)引領(lǐng),從國(guó)產(chǎn)替代到出口拓展
2.1.2017年,中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)崛起的分水嶺
2017年以前,中國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)主要是國(guó)產(chǎn)替代階段。國(guó)內(nèi)的機(jī)器人公司主要通過模仿四大家族,以更低的成本國(guó)產(chǎn)替代四大家族的產(chǎn)品。根據(jù)IFR統(tǒng)計(jì),2001~2022年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量從700臺(tái)增長(zhǎng)至30.3萬臺(tái)(87億美元),復(fù)合增速33.5%。2017年銷量首次超過10萬臺(tái),是工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的分水嶺。
2017年以后,結(jié)合AI深度學(xué)習(xí)、3D視覺、力控等新技術(shù)的變革,中國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)開始從國(guó)產(chǎn)替代走向市場(chǎng)引領(lǐng)。2017~2022年行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速13.6%。
2020年新能源開始擴(kuò)產(chǎn)潮,中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)全球,帶動(dòng)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)化替代。鋰電池作為新興行業(yè),鋰電池企業(yè)愿意協(xié)同各方探索標(biāo)準(zhǔn)化工藝,讓設(shè)備商嘗試國(guó)產(chǎn)自研的機(jī)器人,工業(yè)領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)機(jī)器人得以借勢(shì)追趕,技術(shù)能力的積累也使得國(guó)內(nèi)機(jī)器人廠商具備滿足工業(yè)場(chǎng)景客戶的需求的能力,訂單額、交付質(zhì)量以及復(fù)購(gòu)率也開始良性地增長(zhǎng)。交付方面,2020年開始的疫情三年,因外資品牌進(jìn)口受阻,新能源的擴(kuò)產(chǎn)要求緊迫,在疫情期間,外資交貨期普遍長(zhǎng)達(dá)8-10個(gè)月,國(guó)產(chǎn)品牌常規(guī)交貨期1個(gè)月,重負(fù)載機(jī)型2個(gè)月,國(guó)產(chǎn)交付能力更勝一籌。
中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)爆發(fā)并領(lǐng)先全球,或能復(fù)制日本機(jī)器人崛起路徑。日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)能夠快速發(fā)展,最直接的原因是汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。汽車行業(yè)作為工業(yè)機(jī)器人的最大下游,從1970年開始崛起,汽車產(chǎn)量從581萬臺(tái)升至1990年的1349萬臺(tái),同期日本工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入快速成長(zhǎng)期,復(fù)合增速25%。日本兩大機(jī)器人公司發(fā)那科、安川快速成長(zhǎng),包攬了汽車生產(chǎn)中的沖壓、焊接兩大工藝。
——搖籃期(1967-1970):1967 年日本川崎重工業(yè)從美國(guó)引進(jìn)機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)及生產(chǎn)線,研制出了日本第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人“Unimate”。20世紀(jì)60年代末日本經(jīng)濟(jì)處在高速發(fā)展期,年增長(zhǎng)率達(dá)11%,經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,加劇了日本勞動(dòng)力嚴(yán)重不足的困難,這成為日本引進(jìn)機(jī)器人的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。
——初級(jí)成長(zhǎng)期(1970-1980):這一階段工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量由1350臺(tái)增長(zhǎng)到19843臺(tái),年均增速30.8%,日本工業(yè)機(jī)器人處于爆發(fā)性增長(zhǎng)的初級(jí)階段,汽車工業(yè)的發(fā)展是機(jī)器人需求的主要來源。
——快速普及期(1980-1990):日本政府正式把1980年定為產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的普及元年,開始在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)推廣使用機(jī)器人,在經(jīng)濟(jì)上采取積極的扶持政策,大力發(fā)展工業(yè)機(jī)器人。這一階段為日本工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)生增長(zhǎng)階段,80年代日本經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng),日本國(guó)內(nèi)制造業(yè)勞動(dòng)力人口供給緊缺,制造業(yè)工資大幅上漲。在此期間,日本工業(yè)機(jī)器人的大量使用解決了日本勞動(dòng)力不足,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量,降低了生產(chǎn)成本。
——平穩(wěn)增長(zhǎng)期(1990~2000):1990年汽車行業(yè)的容量已經(jīng)不能滿足行業(yè)的發(fā)展需求,機(jī)器人產(chǎn)業(yè)逐漸滲透到裝備制造、電子制造、家電制造等行業(yè),國(guó)內(nèi)需求逐漸趨于飽和。
——出口拓展期(2000年至今):經(jīng)濟(jì)泡沫時(shí)期產(chǎn)業(yè)重新洗牌,2000年后,優(yōu)秀的日本工業(yè)機(jī)器人企業(yè)開始走向國(guó)際市場(chǎng),日本成為機(jī)器人出口大國(guó)。日本機(jī)器人出口約占全年銷售總額的70%,亞洲則是主要需求地區(qū)。
2.2. 工業(yè)機(jī)器人:能源轉(zhuǎn)型機(jī)遇期,進(jìn)口替代提速
國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人份額在20年疫情后得到了快速提升:
1)大六軸(20kg以上):銷量結(jié)構(gòu)較為集中,外資主導(dǎo),國(guó)產(chǎn)份額穩(wěn)步提升。頭部份額被發(fā)那科、安川、庫(kù)卡、ABB外資品牌占有,合計(jì)71%。國(guó)產(chǎn)埃斯頓加速突圍躍居第五大出貨商,市場(chǎng)份額擴(kuò)大至8%,份額超過川崎;埃夫特、藦卡也有所提升,國(guó)產(chǎn)滲透率17.5%。
2)小六軸(20kg以下):市場(chǎng)結(jié)構(gòu)分散,國(guó)產(chǎn)率提升至40.8%,海外廠商(發(fā)那科、ABB、安川、庫(kù)卡、那智)份額正被國(guó)產(chǎn)品牌蠶食,替代率超過大六軸。埃斯頓、埃夫特、卡諾普、匯川技術(shù)紛紛上榜國(guó)內(nèi)出貨前十,滲透率有望進(jìn)一步擴(kuò)大。
3)SCARA:國(guó)產(chǎn)份額進(jìn)步較快,22年提升至33.4%,匯川領(lǐng)跑。2019年我國(guó)SCARA市場(chǎng)份額中市場(chǎng)被愛普生、雅馬哈等外資廠商占據(jù),各國(guó)產(chǎn)品牌占比均低于10%。近來內(nèi)資龍頭(匯川、新時(shí)達(dá)、埃斯頓)市場(chǎng)份額進(jìn)步較快,匯川技術(shù)已經(jīng)超過雅馬哈、三菱等廠商,躍居第二大出貨商。
4)協(xié)作機(jī)器人:2022年國(guó)產(chǎn)份額約80%,節(jié)卡、遨博、越疆等廠商開始拓展海外市場(chǎng)。協(xié)作機(jī)器人相比傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人定位精度要求低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,卡脖子現(xiàn)象相對(duì)影響較??;同時(shí),由于協(xié)作機(jī)器人品類較新,全球未形成固定的競(jìng)爭(zhēng)格局,國(guó)產(chǎn)廠商在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)表現(xiàn)不俗:2022年節(jié)卡市場(chǎng)份額提升16%,比肩遨博成為前兩大出貨商;越疆、艾利特等國(guó)產(chǎn)企業(yè)市場(chǎng)份額持續(xù)增加,國(guó)產(chǎn)份額合計(jì)接近80%。隨著國(guó)產(chǎn)廠商制造能力的提升,以遨博、節(jié)卡、越疆為代表的國(guó)產(chǎn)龍頭廠商紛紛拓展出海業(yè)務(wù),并在性價(jià)比、產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性等硬實(shí)力領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯。據(jù)MAIA統(tǒng)計(jì),2021年遨博全球市場(chǎng)份額6%,排名第四。
5)DELTA機(jī)器人:2022年國(guó)產(chǎn)份額73.5%,阿童木領(lǐng)跑。DELTA機(jī)器人市場(chǎng)體量小,應(yīng)用場(chǎng)景相對(duì)單一,深度布局的外資廠商較少。DELTA市場(chǎng)格局變化不大,結(jié)構(gòu)相對(duì)分散,未出現(xiàn)明顯的廠商壟斷情況,2022年市場(chǎng)有進(jìn)一步集中趨勢(shì),頭部廠商份額有所擴(kuò)大。阿童木機(jī)器人超ABB,銷量摘頭榜,勃肯特、華盛控等緊隨其后,國(guó)產(chǎn)廠商優(yōu)勢(shì)明顯。
2.3. 服務(wù)機(jī)器人:全面進(jìn)入海外市場(chǎng)拓展階段
中國(guó)服務(wù)機(jī)器人企業(yè)開始全面拓展海外市場(chǎng)。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng),移動(dòng)機(jī)器人、清潔機(jī)器人、配送機(jī)器人等品類國(guó)產(chǎn)品牌市場(chǎng)份額占據(jù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),海外同樣實(shí)現(xiàn)了較好的市場(chǎng)拓展。
中國(guó)服務(wù)機(jī)器人海外市場(chǎng)拓展的優(yōu)勢(shì):1)海外服務(wù)業(yè)長(zhǎng)期面臨員工流動(dòng)性高、工資上漲的壓力,企業(yè)愿意嘗試各種機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;2)服務(wù)機(jī)器人有成熟的產(chǎn)業(yè)鏈配套,性價(jià)比優(yōu)勢(shì)顯著優(yōu)于海外服務(wù)機(jī)器人品牌;3)服務(wù)機(jī)器人對(duì)不同的使用場(chǎng)景有不同的需求,中國(guó)品牌對(duì)問題的響應(yīng)能力、持續(xù)的服務(wù)能力。
1)家用清潔機(jī)器人:科沃斯、石頭科技、云鯨、小米國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額合計(jì)86%。行業(yè)內(nèi)參與者眾多,主要包括四類參與者:1)專業(yè)的掃地機(jī)器人品牌:科沃斯、 石頭科技、云鯨等;2)專業(yè)的吸塵器品牌:戴森、小狗等;3)家電公司:美的、海爾等;4)其他綜合性企業(yè):小米等。專業(yè)掃地機(jī)器人廠商表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì),科沃斯穩(wěn)坐第一梯隊(duì),占比41%,份額稍有下滑(-5%);石頭科技、云鯨作為后起之秀份額持續(xù)擴(kuò)大,2022年石頭科技銷量逆勢(shì)上漲,同比增長(zhǎng)17.81%。
科沃斯、石頭科技海外市場(chǎng)份額位居二、三。iRobot仍然是全球掃地機(jī)器人第一大供貨商,而科沃斯、石頭科技憑借其產(chǎn)品優(yōu)勢(shì),積極拓展海外零售渠道,已經(jīng)成為全球第二、第三大掃地機(jī)器人廠商,海外市場(chǎng)集中在歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家。
2)商用清潔機(jī)器人:市場(chǎng)結(jié)構(gòu)高度集中,高仙機(jī)器人占據(jù)全球70%市場(chǎng)份額。全球商用清潔機(jī)器人2022年總出貨量約為2萬-2.5萬臺(tái),高仙占比60~70%,國(guó)內(nèi)和海外市場(chǎng)的出貨占比為1:1。高仙機(jī)器人是最早一批專注商用清潔領(lǐng)域的公司,產(chǎn)品矩陣多樣且有豐富的技術(shù)積累。商用清潔機(jī)器人面臨工作環(huán)境復(fù)雜多樣、效率要求更高、安全要求更高等諸多難點(diǎn),技術(shù)壁壘較高,市場(chǎng)參與者較少,包括科沃斯、石頭科技、禧滌智能、麥巖智能、億嘉合等。
3)餐飲服務(wù)機(jī)器人:中國(guó)有望成為全球配送機(jī)器人的領(lǐng)跑者。我國(guó)餐飲配送機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善,核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)階段性突破,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)擎朗智能以51%的市場(chǎng)份額位列第一。國(guó)內(nèi)主要廠商紛紛意識(shí)到海外市場(chǎng)的機(jī)遇,在勞動(dòng)力成本上升和老齡化背景下,其他發(fā)達(dá)國(guó)家的服務(wù)型機(jī)器人需求也在增加。海外配送服務(wù)機(jī)器人依舊存在較大的市場(chǎng)空間,根據(jù) Research Dive預(yù)測(cè),未來7年全球配送機(jī)器人及全球室內(nèi)配送機(jī)器人的年均復(fù)合增速將達(dá)17.0%以上。擎朗智能、普渡科技等公司積極布局海外市場(chǎng),以歐洲、東南也、日韓、北美地區(qū)為主。2020年普渡正式開始大規(guī)模出海,海外銷售占比迅速提升,從2019年的8%提升至現(xiàn)階段的80%以上。
4)2022年AMR市場(chǎng)內(nèi)資品牌超過80%,極智嘉海外拓展成效顯著。根據(jù)MIR數(shù)據(jù)2022年AMR出貨量前三名均為國(guó)產(chǎn)品牌,其中迦智科技、仙工智能、斯坦德合計(jì)占比40%。盡管國(guó)產(chǎn)品牌國(guó)內(nèi)市占率較高,但是技術(shù)水平仍有較大發(fā)展空間。根據(jù)MIR整理,外資品牌歐姆龍的AMR精度可以達(dá)到±5mm,MiR的AMR精度也在±5mm左右。而內(nèi)資廠商AMR精度在±10mm左右。除此之外外資品牌在繪制地圖的效率上也高于內(nèi)資品牌。龍頭企業(yè)極智嘉2017年開始出海,2022年的海外收入占比達(dá)70%。與國(guó)內(nèi)倉(cāng)庫(kù)對(duì)機(jī)器人有極致的效率要求不同,海外倉(cāng)庫(kù)更看重系統(tǒng)的穩(wěn)定性、對(duì)問題的響應(yīng)能力、持續(xù)的服務(wù)能力。極智嘉在海外布局了大量工程師進(jìn)行服務(wù),我們認(rèn)為這是公司能夠與競(jìng)品拉開差距的關(guān)鍵因素。
5)醫(yī)療機(jī)器人:以美國(guó)企業(yè)為引領(lǐng)和代表,德國(guó)、日本緊跟其后。美國(guó)直覺外科公司(Intuitive Surgical)的達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人是手術(shù)機(jī)器人的代表,處于行業(yè)絕對(duì)壟斷地位。在外骨骼機(jī)器人和遠(yuǎn)程醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域,日本的Cyberdyne和Honda Robotics兩家公司位于行業(yè)前列。在配藥機(jī)器人和外骨骼機(jī)器人領(lǐng)域,德國(guó)和以色列企業(yè)具有一定優(yōu)勢(shì)。
6)農(nóng)業(yè)無人機(jī):國(guó)內(nèi)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)高度集中,2020年大疆、極飛科技合計(jì)占比92.41%。市場(chǎng)參與的其他玩家還包括杭州啟飛、無錫漢和,分別占比2.8%、1.8%,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。大疆、極飛科技競(jìng)相出海走向全球,2021年大疆農(nóng)業(yè)無人機(jī)全球保有量134852臺(tái),覆蓋歐、美、日、澳多個(gè)國(guó)家和區(qū)域;根據(jù)極飛科技官網(wǎng)披露,極飛科技的海外足跡已遍布五大洲,超過 50 個(gè)國(guó)家和地區(qū),2022年海外業(yè)務(wù)同比增長(zhǎng)120%,其中拉美和東南亞地區(qū)需求旺盛。
7)農(nóng)業(yè)機(jī)器人:國(guó)內(nèi)布局企業(yè)有限,仍處于研發(fā)探索階段。中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)器人行業(yè)尚未形成明顯的競(jìng)爭(zhēng)格局,企業(yè)研究領(lǐng)域多以無人農(nóng)機(jī)為主,包括博創(chuàng)聯(lián)動(dòng)、極飛科技、豐疆智能、中科原動(dòng)力、聯(lián)式導(dǎo)航(軟件為主)等;機(jī)構(gòu)端主要是各大農(nóng)業(yè)類高校和農(nóng)業(yè)研究所,如中國(guó)農(nóng)大、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)農(nóng)機(jī)等,機(jī)器人品類相對(duì)豐富,幾乎涵蓋各種類型,包括采摘、插秧、嫁接、播種等等。
8)其他特種機(jī)器人:加速應(yīng)用于煤礦、深海、極地等場(chǎng)景,新興機(jī)器人廠商數(shù)量將快速增長(zhǎng),行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。其中,中信重工擁有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的特種機(jī)器人研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化基地,為中國(guó)特種機(jī)器人行業(yè)龍頭企業(yè)。
3. 行業(yè)發(fā)展的外部環(huán)境紅利:“機(jī)器換人”成為大趨勢(shì)
3.1.人口及收入結(jié)構(gòu)變化,催化機(jī)器人熱潮
長(zhǎng)期來看,中國(guó)人口老齡化、勞動(dòng)年齡人口數(shù)量減少等問題嚴(yán)峻,人口結(jié)構(gòu)的變化或?qū)⒊蔀闄C(jī)器人需求釋放的長(zhǎng)期驅(qū)動(dòng)因素。據(jù)聯(lián)合國(guó)人口司預(yù)計(jì),2020~2050年中國(guó)15-64歲勞動(dòng)年齡人口的絕對(duì)數(shù)量和人口比重仍將會(huì)持續(xù)下降,65歲及以上老齡人口及占比則將不斷攀升。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù),中國(guó)15-64歲人口的規(guī)模及占比分別于2013、2010年見頂并開始持續(xù)下降,考慮到中國(guó)歷史上最大規(guī)模的“嬰兒潮”人口(始于1962年)將于2022年開始全面步入退休年齡(不同性別、工作崗位退休年齡存在差異,此處僅做估算參考),勞動(dòng)力短缺或?qū)⑦M(jìn)一步突顯。受人口增長(zhǎng)頹勢(shì)的影響,老齡化問題使得中國(guó)不再能單純依靠人口紅利吃飯。
服務(wù)業(yè)勞動(dòng)力成本不斷上升,2020年疫情黑天鵝將人力成本逐漸升高和人力資源逐漸減少的矛盾放大。隨著社會(huì)人口老齡化問題的日益突出和年輕一代觀念意識(shí)的轉(zhuǎn)變,勞動(dòng)力市場(chǎng)成本逐漸攀升或?qū)⒊蔀殡y以避免的大趨勢(shì),制造業(yè)利用廉價(jià)勞動(dòng)力競(jìng)爭(zhēng)的模式亟待改變。外賣、快遞等新興服務(wù)行業(yè)的崛起,讓核心青壯年勞動(dòng)力從工廠流失,這一代年輕人不再愿意去做各種低價(jià)值、重復(fù)性的勞工,人力成本不斷浮動(dòng)上漲。2020年疫情黑天鵝將人力成本逐漸升高和人力資源逐漸減少的矛盾放大,倒逼企業(yè)主動(dòng)尋求自動(dòng)化解決方案,成功引爆了市場(chǎng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求。從2020年開始,人口增長(zhǎng)出現(xiàn)拐點(diǎn)之后,機(jī)器人的需求不再緩慢增長(zhǎng),相反地,呈現(xiàn)出了陡峭的曲線型增長(zhǎng)趨勢(shì)。
3.2.數(shù)字化轉(zhuǎn)型,制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)的基礎(chǔ)
推動(dòng)制造方式由傳統(tǒng)制造向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化制造轉(zhuǎn)變。過去,我國(guó)多數(shù)企業(yè)為贏得市場(chǎng),通過大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化的方式批量生產(chǎn)、全球分銷。隨著個(gè)性化、多樣化需求的增加,大規(guī)模生產(chǎn)、大規(guī)模加工貿(mào)易的模式面臨挑戰(zhàn),必須順應(yīng)市場(chǎng)需求變化,充分發(fā)揮數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化制造在提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、更快更好滿足個(gè)性化需求等方面的優(yōu)勢(shì)。
數(shù)字化轉(zhuǎn)型包括:1)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用,2)業(yè)務(wù)或商業(yè)模式重塑,業(yè)務(wù)重塑是根本目標(biāo),數(shù)字化技術(shù)是工具和手段,核心目的是降本和增效。降本是通過數(shù)字化手段實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)全面成本管理,提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率,降低公司運(yùn)營(yíng)成本。增效就是通過智能化手段實(shí)現(xiàn)按需生產(chǎn)、滿足客戶日益增長(zhǎng)的智能化需求同時(shí)提升用戶體驗(yàn),從而增強(qiáng)公司產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力。用數(shù)字化解決方案,借助于 IOT、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及 AI 人工智能等新一代信息技術(shù),與企業(yè)管理、業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)品生產(chǎn)等經(jīng)營(yíng)活動(dòng)進(jìn)行深度融合,從而提升自身工業(yè)能力,創(chuàng)造智能化增量?jī)r(jià)值,以達(dá)到降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本、為客戶創(chuàng)造智能化用戶體驗(yàn)以及不斷提升自身產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力的目的。
數(shù)字化轉(zhuǎn)型的框架重構(gòu)包括連接、數(shù)據(jù)、智能:1)連接:萬物互聯(lián),解決人和人,人和物,物和物的連接問題;2)數(shù)據(jù):連接后產(chǎn)生集成和協(xié)同,協(xié)同過程自然會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù);3)智能:數(shù)據(jù)經(jīng)過加工和提煉,形成智能化分析應(yīng)用。還包括兩個(gè)支撐:1)組織支撐:包括了組織,人員,文化,過程等內(nèi)容。2)技術(shù)支撐:包括了云原生,物聯(lián)網(wǎng),5G和數(shù)字孿生等,也包括數(shù)字中臺(tái)構(gòu)建。3)運(yùn)營(yíng)支撐:核心是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)思維下,以價(jià)值創(chuàng)造為目標(biāo)的持續(xù)改進(jìn)。
企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心基礎(chǔ)是經(jīng)過數(shù)字化重構(gòu)和整合后的內(nèi)部能力,這個(gè)能力目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的敏捷,自動(dòng)化,面對(duì)市場(chǎng)和客戶需求足夠的柔性應(yīng)變能力。企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中需要完成企業(yè)內(nèi)部信息化建設(shè)和集成。這個(gè)集成包括了橫向以業(yè)務(wù)價(jià)值鏈為核心的協(xié)同和集成,也包括了垂直的以生產(chǎn)制造為核心的集成,還需要實(shí)現(xiàn)橫向和縱向之間的集成。
3.3. 應(yīng)用場(chǎng)景出現(xiàn):從“機(jī)器人找場(chǎng)景”到“場(chǎng)景找機(jī)器人”
3.3.1 工業(yè)機(jī)器人:橫向滲透下游應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)明確
機(jī)器人技術(shù)剛起步時(shí)面向的是大規(guī)模生產(chǎn)的汽車行業(yè),汽車流水線嚴(yán)格的節(jié)拍使得其對(duì)機(jī)器人穩(wěn)定性、重復(fù)定位精度、壽命等指標(biāo)要求最為嚴(yán)格,2020年我國(guó)非汽車領(lǐng)域的應(yīng)用占比已超過70%,不斷滲透泛工業(yè)領(lǐng)域。汽車領(lǐng)域長(zhǎng)期被四大家族占據(jù),國(guó)內(nèi)廠商在電子、鋰電、光伏等新興行業(yè)有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力,國(guó)內(nèi)廠商的國(guó)內(nèi)市占率從2015年的18%提升至2022年的40%。
六軸機(jī)器人、SCARA機(jī)器人受益于新能源產(chǎn)業(yè)(新能源汽車、鋰電、光伏等)的持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)需求帶動(dòng)。2020~2022年汽車制造行業(yè)工業(yè)機(jī)器人出貨從4.7萬臺(tái)增至7.3萬臺(tái),復(fù)合增速30%;新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展也拉動(dòng)六軸機(jī)器人銷量,2021年鋰電行業(yè)六軸機(jī)器人出貨9255臺(tái),同比增長(zhǎng)102.61%。2021年鋰電行業(yè)SCARA機(jī)器人銷量10490臺(tái),同比增長(zhǎng)94.44%,匯川、埃斯頓、新時(shí)達(dá)紛紛推出重負(fù)載SCARA機(jī)器人,加速布局鋰電行業(yè)。
協(xié)作機(jī)器人下游場(chǎng)景豐富,行業(yè)應(yīng)用滲透加速,帶動(dòng)了協(xié)作機(jī)器人規(guī)模的成長(zhǎng)。協(xié)作機(jī)器人面對(duì)小批量、大批次、任務(wù)種類豐富、生產(chǎn)計(jì)劃變動(dòng)頻繁的場(chǎng)景上有較大優(yōu)勢(shì)。汽車及其零部件、3C電子是協(xié)作機(jī)器人的主要流向,合計(jì)占比超過50%,其中汽車零部件、汽車電子下游應(yīng)用場(chǎng)景需求增長(zhǎng)對(duì)于協(xié)作機(jī)器人的拉動(dòng)作用明顯,3C電子、半導(dǎo)體、醫(yī)療等其他細(xì)分市場(chǎng)均有所增長(zhǎng)。
DELTA機(jī)器人主要用于3C 電子、食品、日化、制藥等輕工行業(yè),下游企業(yè)體量小,市場(chǎng)規(guī)模小。DELTA機(jī)器人的高動(dòng)態(tài)性能非常適合高速物流生產(chǎn)線上物料的分揀、搬運(yùn)和抓放等操作,我國(guó)食品行業(yè)發(fā)達(dá),但小廠眾多,DELTA機(jī)器人的高成本阻礙其大規(guī)模采購(gòu),日漸下行的價(jià)格有望使DELTA機(jī)器人的引進(jìn)成為可能。
3.3.2移動(dòng)機(jī)器人
清潔機(jī)器人:積極拓展商用清潔場(chǎng)景,目前交通樞紐、寫字樓是商用清潔機(jī)器人的主要使用場(chǎng)景,占比分別為32.1%,26.3%。掃地機(jī)器人產(chǎn)品迭代速度加快,功能覆蓋和應(yīng)用場(chǎng)景持續(xù)完善,園區(qū)、醫(yī)院、商場(chǎng)場(chǎng)景滲透率還有待提升。其中商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)和高級(jí)寫字樓均為清潔標(biāo)準(zhǔn)要求高且具備較大面積室內(nèi)平坦地面的場(chǎng)景,可能成為進(jìn)一步推動(dòng)機(jī)器人放量的主要場(chǎng)景。未來中國(guó)商用清潔機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景將從當(dāng)前五大領(lǐng)域向?qū)W校、酒店、餐廳、影院、住宅等多元化應(yīng)用場(chǎng)景落地。
物流機(jī)器人:AMR機(jī)器人下游占比最高的行業(yè)為電子3C,占比38%;液晶與汽車行業(yè)分別占比15%、12%。工廠車間生產(chǎn)流程環(huán)環(huán)相扣,物流運(yùn)輸頻繁,想要提升自動(dòng)化水平與生產(chǎn)效率就需要采用移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行物料運(yùn)輸。移動(dòng)機(jī)器人主要有AGV、AMR兩大類。AGV為自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車,AMR是智能化程度更高、具有感知避障的移動(dòng)機(jī)器人,憑借其高靈活、高柔性、易部署的優(yōu)勢(shì)在日益復(fù)雜的倉(cāng)儲(chǔ)物流行業(yè)滲透率不斷提升。在制造業(yè)中,由于產(chǎn)品線復(fù)雜、生產(chǎn)周期短的特點(diǎn),對(duì)車間物流的柔性化具有較高要求,從物料入庫(kù)與出庫(kù)到物料在不同產(chǎn)線、不同工位的全自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn),到成品運(yùn)輸入庫(kù)、成品分揀發(fā)貨,AMR能夠貫穿制造的各個(gè)環(huán)節(jié),通過MES物料管理系統(tǒng)對(duì)各類物流搬運(yùn)流程和機(jī)器人調(diào)度進(jìn)行管理。
配送機(jī)器人:餐飲、酒店、寫字樓、醫(yī)院等場(chǎng)景市場(chǎng)需求廣闊。1)室內(nèi)配送機(jī)器人:餐廳、酒店是較具落地可能性和市場(chǎng)推廣價(jià)值的場(chǎng)所。酒店機(jī)器人多用于配送客人私人物品、線上訂單等更加私密的物品,其功能模塊主要以貨倉(cāng)為主;酒店與顧客的互動(dòng)和服務(wù)尤為重要,因此酒店機(jī)器人的語音、觸摸屏交互系統(tǒng)對(duì)機(jī)器人更加重要;酒店配送機(jī)器人往往更加低矮,因此功能模塊中無需集成防碰撞相關(guān)部件。餐廳傳菜機(jī)器人在公共環(huán)境中工作,其送物平臺(tái)更加開放,往往以貨架形式出現(xiàn),其高度和多機(jī)工作的特點(diǎn)使得避障和多機(jī)協(xié)同通信尤為重要。醫(yī)院場(chǎng)景下的配送機(jī)器人在此次疫情中的大量投放和應(yīng)用,提升了市場(chǎng)及群眾的認(rèn)可度。2)室外配送機(jī)器人:以無人駕駛配送車為主,絕大多數(shù)時(shí)間在開放環(huán)境中工作,環(huán)境更加復(fù)雜,技術(shù)復(fù)雜度更高,對(duì)芯片、激光雷達(dá)等核心部件的要求也更高。受政策、技術(shù)和安全因素的限制,室外配送還沒有大規(guī)模落地案例,以物流、外賣為主業(yè)的企業(yè)在進(jìn)行無人機(jī)、無人駕駛配送車的測(cè)試和試點(diǎn)。
3.3.3.醫(yī)療機(jī)器人:優(yōu)勢(shì)明顯,康復(fù)機(jī)器人占比較高
在國(guó)內(nèi)醫(yī)療機(jī)器人的各類產(chǎn)品中,手術(shù)機(jī)器人由于要參與手術(shù),對(duì)準(zhǔn)確性、精密度等方面都要求很高,是制造難度最大的品類,一般應(yīng)用在骨科、腹腔等手術(shù)中,能減少術(shù)后疼痛、提高操作精確。康復(fù)機(jī)器人則設(shè)計(jì)康復(fù)護(hù)理、治療等方面,用途廣泛。輔助機(jī)器人及醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人則協(xié)助遠(yuǎn)程醫(yī)療、導(dǎo)診、消毒燈事項(xiàng)。
3.3.3特種機(jī)器人:面向特定場(chǎng)景提供高效且可復(fù)制的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品
我國(guó)特種機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)豐富,在采礦挖掘、安防巡邏、電力巡檢、防爆滅火、管道檢測(cè)、水作業(yè)、軍事作戰(zhàn)等場(chǎng)景下得到進(jìn)一步推廣使用。特種機(jī)器人的商業(yè)化非常依賴場(chǎng)景需求,相對(duì)垂直的應(yīng)用領(lǐng)域,對(duì)產(chǎn)品的可用性要求較高,面向特定場(chǎng)景能提供高效且可復(fù)制的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品是特種機(jī)器人實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)路徑。
采礦挖掘:重點(diǎn)推進(jìn)38種煤礦機(jī)器人。國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局發(fā)布《煤礦機(jī)器人重點(diǎn)研發(fā)目錄》,聚焦關(guān)鍵崗位和危險(xiǎn)崗位,重點(diǎn)推進(jìn)掘進(jìn)、采煤、運(yùn)輸、安控、救援等5類共38種煤礦機(jī)器人的研發(fā)應(yīng)用。
巡檢機(jī)器人在電力、安防等領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展迅速。國(guó)網(wǎng)智能自主研發(fā)的輪式電力機(jī)器人巡檢系統(tǒng),可根據(jù)實(shí)際需求裝配不同功能組建,具備巡檢、消防、除冰、絕緣包覆、檢測(cè)等不同功能,以應(yīng)對(duì)變電站室內(nèi)外、高壓輸電線路、地下隧道管廊等多種應(yīng)用場(chǎng)景需求,是電力領(lǐng)域中機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的代表,目前已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。例如,高新興機(jī)器人公司研制的智能巡邏機(jī)器人在軍隊(duì)、銀行、企業(yè)園區(qū)等場(chǎng)景均有應(yīng)用,其推出的警用安保巡邏機(jī)器人解決方案融合高點(diǎn)監(jiān)控、警用安保、警用巡邏等智能化信息系統(tǒng),輔助公安民警在重點(diǎn)場(chǎng)所和重大活動(dòng)時(shí)有效執(zhí)行任務(wù),提高事件響應(yīng)速度及處理效率。力升高科自主研發(fā)千度耐高溫消防滅火機(jī)器人,擁有多項(xiàng)耐高溫防護(hù)專利技術(shù),能夠在沒有外部輔助降溫措施的情況下深入1000℃的火場(chǎng)內(nèi)部,穩(wěn)定執(zhí)行滅火任務(wù)達(dá)30分鐘以上。面向復(fù)雜場(chǎng)景的共性需求研制通用型標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。
水下機(jī)器人:已經(jīng)在海洋探索、漁業(yè)養(yǎng)殖、水下檢測(cè)維修、搜救、消費(fèi)娛樂、軍事、教育等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。水下機(jī)器人是可潛入水中代替或輔助人類進(jìn)行水下極限作業(yè)的機(jī)器人。通過水下目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別、水下導(dǎo)航定位、水下通信等高新科學(xué)技術(shù),水下機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)水下打撈救援、水下探測(cè)、水下資源開采、水下娛樂等功能。根據(jù)支持系統(tǒng)聯(lián)系方式不同,水下機(jī)器人可分為載人潛水器(HOV)、有纜水下機(jī)器人(ROV)和無纜水下機(jī)器人(AUV),ROV為國(guó)內(nèi)水下機(jī)器人市場(chǎng)主流產(chǎn)品。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人:根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景可分為兩類,行走系列機(jī)器人,主要用于在大面積農(nóng)田中進(jìn)行作業(yè);機(jī)械手系列機(jī)器人,主要用于在溫室或植物工場(chǎng)中進(jìn)行作業(yè)。
3.3.4人形機(jī)器人:降本和落地場(chǎng)景是發(fā)展關(guān)鍵
人形機(jī)器人處于早期階段,成本和落地場(chǎng)景是發(fā)展關(guān)鍵。行業(yè)中技術(shù)積累最豐富的波士頓動(dòng)力主要面向軍用且多為前瞻性研究。特斯拉Optimus成為人形機(jī)器人走向商業(yè)化的標(biāo)桿之作,目前面臨性能和技術(shù)進(jìn)展的問題。國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人研發(fā)參與廠商包括優(yōu)必選、小米等。目前來看,人形機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景主要集中在教育、導(dǎo)引、陪伴等場(chǎng)景;消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品中,人形機(jī)器人的成本發(fā)展空間的決定因素。
4. 行業(yè)發(fā)展內(nèi)因:技術(shù)引領(lǐng)、產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)持續(xù)完善
長(zhǎng)期來看,除了利好的外部環(huán)境紅利,機(jī)器人行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步至關(guān)重要。工業(yè)機(jī)器人行業(yè)要取得長(zhǎng)足發(fā)展,不僅僅因?yàn)椤叭颂F了”,而是機(jī)器人的解決方案能夠滿足制造和服務(wù)日益提升的對(duì)“質(zhì)”、“量”要求。伺服舵機(jī)、傳感器以及先進(jìn)復(fù)合材料等技術(shù)的進(jìn)步使得機(jī)器人在硬件維度也具備了比人更加靈敏的感官和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),更加輕便、精密、靈活和安全。從硬件層面來看,一定程度提升了機(jī)器人對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力,為其落地應(yīng)用提供了硬件基礎(chǔ)。軟硬件升級(jí)相輔相成,AI技術(shù)推動(dòng)服務(wù)機(jī)器人智能化提升,以SLAM、機(jī)器視覺、語音交互、深度學(xué)習(xí)等為核心的AI技術(shù)不斷發(fā)展能夠推動(dòng)機(jī)器人智能決策能力和場(chǎng)景覆蓋范圍的提升。
機(jī)器人三大核心技術(shù)模塊:環(huán)境感知、人機(jī)交互、運(yùn)動(dòng)控制。機(jī)器人作為一種智能化軟硬件結(jié)合的產(chǎn)品,性能提升的根基在于算法,核心算法(如SLAM、路徑規(guī)劃、避障等)、數(shù)據(jù)資源、計(jì)算能力是行業(yè)中長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵壁壘。
4.1. 運(yùn)動(dòng)控制:人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)核心部件制造能力提升
控制系統(tǒng)主要包含位置控制、速度控制、加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力矩控制幾種控制類型,其控制過程是:控制器發(fā)指令給伺服驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn),通過減速機(jī)執(zhí)行動(dòng)作:
1)控制器:機(jī)器人的大腦,以算法為核心。常見的主要有PLC(可編程邏輯控制器)、獨(dú)立式運(yùn)動(dòng)控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡、專用運(yùn)動(dòng)控制器等。PLC主要功能是對(duì)開關(guān)量進(jìn)行邏輯控制,并有簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)控制(直線軌跡控制)、運(yùn)算數(shù)據(jù)處理等功能,通常采用觸摸屏作人機(jī)界面。為擴(kuò)充其應(yīng)用領(lǐng)域,各廠家為客戶提供了各種選配功能模塊,如多軸運(yùn)動(dòng)控制模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊等。
2)驅(qū)動(dòng)器:伺服電機(jī)占主流。一般有電動(dòng)式、液壓式、氣動(dòng)式三類。電動(dòng)式執(zhí)行部件動(dòng)作靈敏,性能優(yōu)良,控制方便,且容易小型化,得到廣泛應(yīng)用。運(yùn)動(dòng)控制中最常用的伺服電機(jī)類型有:直流(DC)伺服電機(jī)、無刷直流伺服電機(jī)、交流(AC)伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。按執(zhí)行電機(jī)功率的不同,伺服電機(jī)可分為:小功率隨動(dòng)系統(tǒng)(100W以下)、中功率隨動(dòng)系統(tǒng)(100~ -500 W)、大功率隨動(dòng)系統(tǒng)(500W以上)。
3)傳感器:編碼器、力傳感器、壓力傳感器等。
4)減速器:諧波減速器、RV減速器。
伺服系統(tǒng)、減速器:過去國(guó)外企業(yè)占據(jù)較大優(yōu)勢(shì),國(guó)內(nèi)企業(yè)經(jīng)過多年積累和技術(shù)沉淀,已經(jīng)逐步獲得國(guó)際市場(chǎng)認(rèn)可,產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力不斷上升。我國(guó)自主生產(chǎn)的諧波減速器在性能與可靠性方面已初步達(dá)到國(guó)際主流水平,2022年以綠的諧波為代表德自主品牌機(jī)器人用諧波減速器公司市占率40%,RV減速器領(lǐng)域,雙環(huán)、南通振康、中大力德、秦川等國(guó)產(chǎn)品牌也有所突破,逐漸進(jìn)入到一線國(guó)產(chǎn)本體廠商和日系本體廠商供應(yīng)鏈;在中端伺服器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn),以性價(jià)比優(yōu)勢(shì)滿足中小企業(yè)用戶需求,在高端伺服器領(lǐng)域,國(guó)產(chǎn)企業(yè)的品牌影響力正在形成,代表企業(yè)是匯川技術(shù)、禾川科技等。國(guó)產(chǎn)控制器硬件平臺(tái)在處理性能和長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性方面已經(jīng)與國(guó)外產(chǎn)品水平相當(dāng),國(guó)產(chǎn)控制器產(chǎn)品在軟件方面較國(guó)際一流水準(zhǔn)還有差距,具體表現(xiàn)為響應(yīng)速度、易用性和穩(wěn)定性方面的不足,缺乏產(chǎn)品應(yīng)用的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)積累。
零部件國(guó)產(chǎn)自給率持續(xù)上升,本體廠商整體競(jìng)爭(zhēng)力得以提升,機(jī)器人有望復(fù)制工程機(jī)械行業(yè)崛起路徑。上下游的協(xié)同效應(yīng),將使得產(chǎn)業(yè)鏈上參與方實(shí)現(xiàn)互惠共贏的局面,工程機(jī)械行業(yè)和機(jī)器人行業(yè)有著類似的發(fā)展規(guī)律:中國(guó)工程機(jī)械行業(yè)曾一度呈現(xiàn)“主機(jī)強(qiáng)、元件弱”的格局,關(guān)鍵零部件長(zhǎng)期依賴進(jìn)口,國(guó)產(chǎn)主機(jī)廠商因液壓等零部件在高端領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)力偏低,成為行業(yè)發(fā)展的典型瓶頸。過去十年,以恒力液壓為代表的國(guó)內(nèi)零部件企業(yè)潛心研發(fā),在高端液壓零部件方面取得了突破,2011-2015年恒立液壓大規(guī)模投資研發(fā)高端液壓泵閥,2015年收購(gòu)擁有70年重載柱塞泵研制經(jīng)驗(yàn)的德國(guó)柏林HAWE InLine公司,液壓泵閥產(chǎn)品取得顯著突破。2016年工程機(jī)械行業(yè)景氣筑底回升,一線整機(jī)廠商全面配套國(guó)產(chǎn)液壓泵閥,國(guó)產(chǎn)挖掘機(jī)性價(jià)比優(yōu)勢(shì)凸顯,進(jìn)口替代加速,開始拓展海外市場(chǎng),參與全球競(jìng)爭(zhēng),以三一重工為代表的工程機(jī)械主機(jī)廠商盈利能力顯著提升。展望國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,三大核心零部件國(guó)產(chǎn)替代正在提速,多重因素驅(qū)動(dòng)的主機(jī)需求增長(zhǎng),產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同下的互惠共贏局面可期。
4.2. 環(huán)境感知與自主定位:多傳感器融合的SLAM技術(shù)成為趨勢(shì)
自主導(dǎo)航系統(tǒng)主要包含感知、規(guī)劃、控制與定位四個(gè)模塊。
感知:用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主移動(dòng)的感知和定位技術(shù)原理主要包括視覺、激光、超聲波、GPS、IMU等,對(duì)應(yīng)機(jī)器人感知系統(tǒng)的不同傳感器類別。
自主定位導(dǎo)航:包括定位、地圖繪制和路徑規(guī)劃。SLAM(即時(shí)定位與地圖構(gòu)建)是發(fā)展比較成熟、應(yīng)用廣泛的定位技術(shù)。SLAM是機(jī)器人通過對(duì)各種傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和計(jì)算,生成對(duì)其自身位置姿態(tài)的定位和場(chǎng)景地圖信息的系統(tǒng)。SLAM問題可以描述為:機(jī)器人在未知環(huán)境中從一個(gè)未知位置開始移動(dòng),在移動(dòng)過程中根據(jù)位置估計(jì)和傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行自身定位,同時(shí)建造增量式地圖。獲取定位和地圖后,再根據(jù)路徑規(guī)劃算法(全局、局部、避障)實(shí)現(xiàn)自主移動(dòng)。
激光SLAM因高精度、高可靠性、理論研究相對(duì)成熟成為目前落地產(chǎn)品最為豐富的技術(shù)。視覺SLAM能從環(huán)境中獲取海量的、富于冗余的紋理信息,擁有超強(qiáng)的場(chǎng)景辨識(shí)能力,且能實(shí)現(xiàn)語義信息的提取,視覺SLAM目前尚處于進(jìn)一步研發(fā)和應(yīng)用場(chǎng)景拓展、產(chǎn)品逐漸落地階段,仍有較大進(jìn)步空間。家用掃地機(jī):激光導(dǎo)航、激光+視覺導(dǎo)航是主流,2022出貨占比接近85%。家用掃地機(jī)器人的技術(shù)方案包括激光導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航、陀螺儀導(dǎo)航、激光+視覺導(dǎo)航等等,當(dāng)前技術(shù)路線進(jìn)一步收緊,正朝著單一、集中方向發(fā)展。2022年激光導(dǎo)航、激光+視覺導(dǎo)航是主流技術(shù),占比接近85%,基于激光+視覺導(dǎo)航方式占比超過40%。AMR多數(shù)采用激光SLAM技術(shù),2022出貨占比超90%。
多傳感器融合(相機(jī)、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、慣導(dǎo)等)的SLAM技術(shù)有望逐漸成為趨勢(shì),發(fā)揮取長(zhǎng)補(bǔ)短的潛力。機(jī)器人對(duì)環(huán)境的感知大多通過激光雷達(dá)、攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波傳感器、GPS及其之間的組合來實(shí)現(xiàn)。多傳感融合保證安全,激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、3D攝像頭等多種傳感器在功能上的冗余,保證了服務(wù)機(jī)器人的安全性和正常使用,未來多傳感器融合將成為機(jī)器人整合多渠道數(shù)據(jù)信息并處理復(fù)雜情況的重要應(yīng)用。
4.2.1.激光雷達(dá):機(jī)器人多采用單線激光雷達(dá)
激光雷達(dá)包括激光發(fā)射、激光接收、掃描系統(tǒng)和信息處理四大系統(tǒng)。激光雷達(dá)的原理是:通過發(fā)射n條激光利用三角測(cè)距、TOF(飛行時(shí)間)或FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)來測(cè)量周圍物體與自身的距離,獲得精度較高的距離信息——點(diǎn)云數(shù)據(jù)。激光雷達(dá)上游主要包括激光器、探測(cè)器、掃描器(及其它光學(xué)組件)、芯片等零部件,分別對(duì)應(yīng)激光發(fā)射、激光接收、掃描系統(tǒng)和信息處理。其中激光器和探測(cè)器、模擬芯片基本為外企主導(dǎo)或領(lǐng)先,國(guó)內(nèi)供應(yīng)商起步晚,技術(shù)水平均存在一定差距;光學(xué)部件一般是激光雷達(dá)廠商自主設(shè)計(jì),已經(jīng)達(dá)到或超越國(guó)外廠商的水平,具有明顯成本優(yōu)勢(shì)。
應(yīng)用于機(jī)器人的激光雷達(dá)以單線激光雷達(dá)為主,多線雷達(dá)隨著成本下降有望在復(fù)雜場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)放量。根據(jù)發(fā)生線數(shù)的多少,有單線、多線(4線、8線、16線、64線等)之分,不同線束雷達(dá)采集的信息量不同,成本、成熟度、應(yīng)用場(chǎng)景也存在差異。目前應(yīng)用于服務(wù)機(jī)器人的激光雷達(dá)以單線為主,掃描平面圖,不能獲取高度信息。消費(fèi)級(jí)掃地機(jī)器人搭載的單線激光雷達(dá)多為百元級(jí)別;商用場(chǎng)景下,如導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人、送餐機(jī)器人、酒店機(jī)器人、AGV等同樣以單線激光雷達(dá)為主,但掃描距離、識(shí)別精確度、靈敏度要求較高,價(jià)格百元到千元不等。多線激光雷達(dá)目前多應(yīng)用于自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,價(jià)格在萬元甚至十萬元以上,技術(shù)成熟度提升帶動(dòng)成本下降,多線激光雷達(dá)有望在復(fù)雜場(chǎng)景下的機(jī)器人(商用清潔機(jī)器人、AMR)實(shí)現(xiàn)放量。
2017~2021年,全球激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模從5.1億美元增長(zhǎng)至20億美元,復(fù)合增速40.7%,機(jī)器人行業(yè)占比4.2%。預(yù)計(jì)25年將進(jìn)一步增長(zhǎng)至135億。速騰聚創(chuàng)、覽沃科技、華為、禾賽科技憑借高性能和成本優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)不俗。
4.2.2.毫米波雷達(dá):機(jī)器人主要采用24GHz和60GHz頻段
毫米波雷達(dá)具有抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高、探測(cè)距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)。毫米波雷達(dá)通過發(fā)射并捕捉波長(zhǎng)1nm~10nm、頻率30GHz~300GHz之間的毫米波信號(hào),一般基于FMCW調(diào)制測(cè)距原理,確定物體的距離、速度和角速度。毫米波雷達(dá)上游包括硬件系統(tǒng)(射頻前端、DSP、天線及控制電路)和軟件系統(tǒng)兩大部分。毫米波雷達(dá)具有波長(zhǎng)短、頻帶寬的特點(diǎn),因此其穿透能力、抗干擾能力優(yōu)于激光雷達(dá),在雨雪霧霾沙塵暴等惡劣天氣,均能開啟正常使用;毫米波雷達(dá)成本價(jià)廉,價(jià)格在百元到千元級(jí)別,能滿足機(jī)器人行業(yè)的成本要求;毫米波雷達(dá)探測(cè)距離在150m~250m之間,可滿足較大范圍探測(cè)的需求。
非汽車法規(guī)行業(yè)技術(shù)廠商之間的毫米波通信競(jìng)爭(zhēng)大多是60GHz頻段為主導(dǎo),24GHz毫米波通信因技術(shù)成熟,相對(duì)低的成本在工業(yè)應(yīng)用中有相當(dāng)大的市場(chǎng)。24GHz,60GHz和77GHz是大多數(shù)毫米波通信傳感器使用的頻率段,這三個(gè)頻段之間的差異主要在于網(wǎng)絡(luò)帶寬。工業(yè)和信息化部發(fā)布的《汽車?yán)走_(dá)無線電管理暫行規(guī)定》將76-79GHz頻段的總體規(guī)劃用于汽車?yán)走_(dá),并限制其他道路雷達(dá)在該頻段的應(yīng)用。非汽車法規(guī)行業(yè)技術(shù)廠商之間的毫米波通信競(jìng)爭(zhēng)是60GHz頻段主導(dǎo),60GHz最明顯的的優(yōu)勢(shì)是毫米波通信密集點(diǎn)云,大量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)提高了識(shí)別精度。目前60GHz和77GHz的毫米波雷達(dá)的范圍分辨率都在3.75cm左右,使用250MHz帶寬的24GHz傳感器的最佳范圍分辨率是60cm,點(diǎn)云數(shù)據(jù)的密集程度精細(xì)程度顯然無法處在一個(gè)量級(jí)。隨著24GHz可用帶寬的減少,用60GHz來彌補(bǔ)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
預(yù)計(jì)2022年毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模86億元、出貨2700萬顆。根據(jù)AIOT星圖測(cè)算,2018~2022年中國(guó)毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模從31億增長(zhǎng)至86億,復(fù)合增速40.5%;出貨量從550萬顆增長(zhǎng)至2000萬顆,復(fù)合增速71.4%,預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模86億元、出貨2700萬顆,同比24.6%、35%。
毫米波雷達(dá)被外資壟斷,國(guó)產(chǎn)廠商處于起步階段。毫米波雷達(dá)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)集中,前五大市場(chǎng)主體博世、大陸、安波福、Veoneer、海拉,合計(jì)占比84%。國(guó)內(nèi)德賽西威、森思泰克、華域汽車等行業(yè)先行者,已經(jīng)具備77GHz毫米波雷達(dá)量產(chǎn)能力,隨著國(guó)產(chǎn)替代加速,國(guó)產(chǎn)毫米波雷達(dá)廠商或能依靠本地優(yōu)勢(shì)占據(jù)市場(chǎng)制高點(diǎn)。
4.2.3.機(jī)器視覺:ToF法、多目(雙目)視覺是技術(shù)趨勢(shì)
根據(jù)測(cè)距原理,3D視覺可分為主動(dòng)測(cè)距和被動(dòng)測(cè)距。主動(dòng)測(cè)距方法的基本思想是利用特定的、人為控制光源和聲源對(duì)物體目標(biāo)進(jìn)行照射,根據(jù)物體表面的反射特性及光學(xué)、聲學(xué)特性來獲取目標(biāo)的三維信息。其特點(diǎn)是具有較高的測(cè)距精度、抗干擾能力和實(shí)時(shí)性,具有代表性的主動(dòng)測(cè)距方法有結(jié)構(gòu)光法、飛行時(shí)間法(ToF法)、三角測(cè)距法。被動(dòng)測(cè)距技術(shù)不需要人為地設(shè)置輻射源,只利用場(chǎng)景在自然光照下的二維圖像來重建景物的三維信息,具有適應(yīng)性強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)手段靈活、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn),依據(jù)視覺傳感器的數(shù)量和特性被動(dòng)測(cè)距包括單目視覺、雙目立體視覺、多目視覺。
單目視覺、結(jié)構(gòu)光較為成熟,ToF法、多目(雙目)視覺是技術(shù)趨勢(shì)。目前在移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)中,視覺方案多以單目視覺為主;結(jié)構(gòu)光法已經(jīng)在工業(yè)3D視覺中大規(guī)模應(yīng)用。前者無法獲取深度信息,多與激光雷達(dá)配合使用;后者軟件復(fù)雜度、硬件成本高,目前ToF法、多目(雙目)視覺是主要的技術(shù)趨勢(shì)。ToF技術(shù)在遠(yuǎn)距探測(cè)精度、模組成本方面優(yōu)勢(shì)突出;隨著芯片算力的增加,多目(雙目)視覺的立體匹配問題有望得到突破,視覺方案成本進(jìn)一步降低。
2021年國(guó)內(nèi)視覺產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模64億,2017~2021年復(fù)合增速18.6%。市場(chǎng)格局來看,整體國(guó)產(chǎn)化水平不低,高端市場(chǎng)仍由海外品牌主導(dǎo)。2021年??低?、華??萍肌⒋蠛銏D像等國(guó)產(chǎn)品牌市場(chǎng)份額合計(jì)占比約40%。從技術(shù)難度上國(guó)產(chǎn)品牌在中低端市場(chǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)力,高端市場(chǎng)由康耐視、基恩士等海外品牌主導(dǎo)。
4.3. 人機(jī)交互:多模態(tài)交互是發(fā)展方向,ChatGPT提供新思路
人機(jī)交互技術(shù)是實(shí)現(xiàn)人機(jī)有效溝通的橋梁,多模態(tài)交互是未來發(fā)展方向。人機(jī)交互是指借助計(jì)算機(jī)外接硬件設(shè)備,以有效的方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話的技術(shù)。在人機(jī)交互中,人通過輸入設(shè)備給機(jī)器輸入相關(guān)信號(hào),這些信號(hào)包括語音、文本、圖像、觸控等的一種或多種模態(tài),機(jī)器通過輸出或顯示設(shè)備給人提供相關(guān)反饋信號(hào)。服務(wù)機(jī)器人的人機(jī)交互,就是使用人機(jī)交互技術(shù),通過屏幕、語音、手勢(shì)視覺、Web后臺(tái)等一系列的方式來控制機(jī)器人按照用戶的意圖執(zhí)行任務(wù)。一個(gè)完善的機(jī)器人系統(tǒng)需要友好的交互技術(shù)做支撐,功能齊全人機(jī)交互系統(tǒng)能極大提升機(jī)器人使用體驗(yàn),吸引用戶使用。
以語音識(shí)別、自然語言處理、語音合成為主要技術(shù)構(gòu)成模塊的語音交互技術(shù)已發(fā)展較為成熟。基于語音的人機(jī)交互是當(dāng)前人機(jī)交互技術(shù)中最主要的表現(xiàn)形式之一。它以語音為主要信息載體,使機(jī)器具有像人一樣的“能聽會(huì)說、自然交互、有問必答”能力,其主要優(yōu)勢(shì)在于使用門檻低、信息傳遞效率高,且能夠解放雙手雙眼。
深度學(xué)習(xí)技術(shù)是近年來加快智能語音技術(shù)落地應(yīng)用的關(guān)鍵。深度學(xué)習(xí)特別是大模型的流行,呈現(xiàn)出強(qiáng)大的表示能力和高準(zhǔn)確率,對(duì)AI芯片提出了更高的要求。智能語音經(jīng)歷了從模版匹配、概率統(tǒng)計(jì)建模、再到深度學(xué)習(xí)方法主導(dǎo)的階段,特別是端到端深度網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)讓語音技術(shù)的大規(guī)模商業(yè)化成為可能。目前語音識(shí)別成功率在低噪聲且近場(chǎng)環(huán)境下已達(dá)較高水平,仍會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下魯棒性差、計(jì)算及訓(xùn)練資源消耗大、溝通方式不夠人性化等問題,因此仍需在技術(shù)和場(chǎng)景應(yīng)用層面繼續(xù)改善。智能語音技術(shù)中,算法、數(shù)據(jù)、AI芯片是三大核心要素。AI芯片按用途分為訓(xùn)練芯片和推理芯片,按架構(gòu)可分為GPU、FPGA、ASIC、類腦芯片,效率依次提升。
ChatGPT將人類反饋強(qiáng)化學(xué)習(xí)(RLHF)引入深度學(xué)習(xí)的方式,為將來服務(wù)機(jī)器人更智能化、人性化發(fā)展提供新思路。ChatGPT是OpenAI開發(fā)的基于GPT3.5和人類反饋強(qiáng)化學(xué)習(xí)的自然語言處理模型。目前大規(guī)模商業(yè)化的語音技術(shù)多采用深度學(xué)習(xí)方法,ChatGPT的面世讓人看到大模型(當(dāng)前深度學(xué)習(xí)的主流方案)同強(qiáng)化學(xué)習(xí)的結(jié)合能帶來的機(jī)器理解力和內(nèi)容輸出能力的提升。生成式AI的表現(xiàn)出強(qiáng)交互能力和商業(yè)化潛力將賦能包括視頻、圖像、語音在內(nèi)的多種相關(guān)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展。未來基于類ChatGPT模型并結(jié)合語音合成和語音識(shí)別的智能語音方案將成為新一輪包括養(yǎng)老、教育類服務(wù)機(jī)器人廠商角逐的技術(shù)和迭代方向。
中國(guó)智能語音市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)定擴(kuò)大,2021年增至365億元,2017~2021復(fù)合增速28%。2017~2021年,中國(guó)智能語音市場(chǎng)規(guī)模從106億元增值285億元,預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模增至365億元。
核心算法、數(shù)據(jù)一般由廠商自主研發(fā)和采集,國(guó)內(nèi)智能語音市場(chǎng)呈現(xiàn)頭部集中的競(jìng)爭(zhēng)格局。科大訊飛憑借其長(zhǎng)期在語音技術(shù)的積累以13.7%的市場(chǎng)份額位列第一;阿里、百度為代表的互聯(lián)網(wǎng)公司的算法和研發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯,合計(jì)占20%的市場(chǎng)份額;其他參與者還包括拓爾思、小i機(jī)器人、捷通華聲、智臻智能、思必馳等。
目前體感交互的發(fā)展仍然處于探索階段,主要集中在游戲領(lǐng)域,當(dāng)前正向消費(fèi)電子、健身、醫(yī)療輔助、XR等領(lǐng)域滲透,其解決方案尚未形成明顯的競(jìng)爭(zhēng)格局。體感交互是直接通過對(duì)人的姿勢(shì)的識(shí)別來完成人與機(jī)器的互動(dòng)。體感交互主要是通過攝像系統(tǒng)模擬建立三維空間,同時(shí)感應(yīng)出人與設(shè)備之間的距離與物體大小。這種交互方式區(qū)別于傳統(tǒng)鼠標(biāo)、鍵盤、多點(diǎn)觸摸式交互的交互方式,是由即時(shí)動(dòng)態(tài)捕捉、圖像識(shí)別、VR等技術(shù)融合衍生出的交互方式,以實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別、表情識(shí)別、眼球追蹤等并予以反饋。交互形式的合理性、交互行為的簡(jiǎn)潔性、交互意圖的準(zhǔn)確性以及交互反饋的即時(shí)性是發(fā)展體感交互技術(shù)過程中的四大重要因素。主流的體感交互應(yīng)用方案多是基于傳統(tǒng)視覺特征識(shí)別關(guān)鍵點(diǎn)并進(jìn)行姿態(tài)估計(jì),針對(duì)靜態(tài)或是簡(jiǎn)單的動(dòng)作識(shí)別不成問題(如簡(jiǎn)單的手勢(shì)交廣西農(nóng)機(jī)網(wǎng)小六輪二手互),動(dòng)態(tài)、復(fù)雜場(chǎng)景下會(huì)出現(xiàn)受外界干擾大,識(shí)別不精確的情況?;谏疃葘W(xué)習(xí)的體感交互方案是當(dāng)前學(xué)術(shù)探索的趨勢(shì),但由于運(yùn)算復(fù)雜、訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫(kù)不夠完善,技術(shù)水平有待提高。體感交互技術(shù)應(yīng)用主要集中在游戲領(lǐng)域,當(dāng)前正向消費(fèi)電子、健身、醫(yī)療輔助、XR等領(lǐng)域滲透,其解決方案尚未形成明顯的競(jìng)爭(zhēng)格局。隨著體感交互技術(shù)的發(fā)展成熟,機(jī)器人有望成為高層次體感交互的載體,多交互方式融合提供更好的交互體驗(yàn)。
5.從機(jī)器人行業(yè)一級(jí)融資情況看投資機(jī)會(huì)
2022年,機(jī)器人行業(yè)融資事件創(chuàng)新高。天眼查數(shù)據(jù)顯示,目前機(jī)器人行業(yè)企業(yè)48.3萬家,2021年企業(yè)家數(shù)增長(zhǎng)47.3%,2022年增速36.9%,新增注冊(cè)企業(yè)12.8萬家。根據(jù) 《2022年中國(guó)機(jī)器人行業(yè)投融資數(shù)據(jù)分析報(bào)告》,截止到 2022 年 9 月 1 日融資事件總數(shù)為 2039 起,融資規(guī)模為 2697億元。從融資事件數(shù)量來看,2015 年之后融資數(shù)量不斷攀升,從公開披露的融資數(shù)據(jù)來看,2020~2022年機(jī)器人行業(yè)的融資事件分別為242起、210起, 3廣西農(nóng)機(jī)網(wǎng)小六輪二手58起,已披露融資金額總計(jì)約在400~500億元。
核心部件減速器、機(jī)器視覺、傳感器,移動(dòng)機(jī)器人和協(xié)作機(jī)器人受到了資本較高關(guān)注。據(jù)36氪不完全統(tǒng)計(jì),2022年機(jī)器視覺領(lǐng)域至少完成了51起融資。服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域,移動(dòng)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人是獲得融資最多的領(lǐng)域。
廣西農(nóng)機(jī)網(wǎng)小六輪二手6.風(fēng)險(xiǎn)提示
1)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇低于預(yù)期;
2)超融合在國(guó)內(nèi)水土不服;
3)出現(xiàn)相似技術(shù)。
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