2021-2022中国机器人产业发展报告.pdf

2021-2022中国机器人 产业发展报告 二零二一年九月 I 目目录 内容摘要.1 第一章全球机器人产业发展趋势及特征.3 一、全球市场保持增长，服务机器人成为重要支撑力量.3 （一）工业机器人：市场逐渐回暖，亚洲市场支柱地位明显. 4 （二）服务机器人：新一代人工智能兴起，行业迎来快速发展新机遇. 5 （三）特种机器人：新兴应用领域持续涌现，市场规模增速稳定. 6 二、智能化、互联化趋势显著，应用场景不断下沉.7 （一）工业机器人：可控制性明显提升，人机协作不断走向深入. 8 （二）服务机器人：认知智能程度加深，仿生机器人等新兴方向创新活跃. 9 （三）特种机器人：智能化水平不断提高，复杂环境下作业效率得到改善10 三、新型产品和新兴场景持续涌现，龙头企业加大高潜力赛道布局力度.12 （一）工业机器人：协作机器人受到广泛关注，重点企业推广智能制造生产 模式. 12 （二）服务机器人：机器人应用场景持续丰富，移动机器人获行业龙头关注 . 13 （三）特种机器人：灾后救援成为热点应用方向，采矿机器人开始向深海空 间拓展. 15 第二章我国机器人产业发展趋势及特征.16 一、我国机器人市场需求全球领先，是支撑机器人产业的发展的中坚力量.16 （一）工业机器人：智能制造加速升级，市场规模持续增长. 16 （二）服务机器人：需求潜力巨大，市场空间持续拓展. 17 （三）特种机器人：使用场景持续扩展，应用市场蓄势待发. 18 二、我国机器人关键技术快速突破，产业化基础及发展环境持续优化.19 （一）工业机器人：国产化自主进程提速，应用领域向更多行业拓展. 19 （二）服务机器人：智能技术居世界前列，创新产品大量涌现. 20 （三）特种机器人：企业提升自主研发能力，面向共性需求研发通用型产品 . 22 三、自主研发与投资并购双轮驱动，机器人创新应用生态走向成熟.23 （一）工业机器人：龙头企业打造生态矩阵，海外扩张步伐进一步加速. 23 （二）服务机器人：产品研发以实用为导向，推动机器人应用场景不断下沉 . 25 （三）特种机器人：新型产品不断涌现，持续在新兴应用领域探索布局. 26 第三章我国各区域机器人产业发展水平.28 一、长三角地区：综合实力依然领先，产业链关键环节自主创新不断深化.28 （一）产业规模保持增长态势. 29 （二）产业链国产化率不断提升. 30 （三）把握机遇加快高质量自主创新.31 （四）基于重点城市形成区域性产业集聚. 31 （五）打造创新要素活跃的产业发展生态. 32 二、珠三角地区：应用需求推动产业规模持续扩大，重点企业开展跨界创新与协 同布局.33 （一）推广工业机器人应用以创造规模经济. 34 （二）产业结构发展相对成熟. 34 （三）持续激发企业等创新主体发展潜能. 35 （四）中小企业较多且创新活跃. 36 （五）区域政策带动高质量创新要素供给. 36 三、京津冀地区：协同发展格局不断深化，机器人高端创新与人才集聚能力持续 提升.37 （一）定制化、智能化发展特征明显.38 （二）高端产品市场方面保持领先. 39 （三）创新资源丰富且组织方式灵活.39 （四）龙头企业及重点项目缺乏导致集聚程度有限. 40 （五）基于人才资源优势构建三地协同发展格局. 40 四、东北地区：头部企业表现强劲，人才、资本等创新要素集聚水平仍需提升 .41 （一）高端工业机器人拉动市场规模持续提升. 42 （二）产业链关键环节企业占比稳步增加. 43 （三）积极引入外地企业增强区域创新能力. 43 （四）龙头企业规模及影响力不断提升. 44 （五）人才与资本支持强度仍显不足.44 五、中部地区：重点引入国内优势发展区域外溢资源，提升关键环节创新能力并 优化产业链结构.45 （一）通过行业龙头引进提升产业规模. 46 （二）区域内特色产业布局能力有限.46 （三）通过组建联盟及技术成果转化提高创新能力. 47 （四）产业集聚及品牌建设情况有所改善. 47 （五）通过政策引导加强产学研协同布局. 48 六、西部地区：产业规模与质量进步明显，需持续构建创新驱动的高质量发展体 系.49 （一）实现涵盖各类主体和创新要素的产业链平衡发展. 50 （二）坚持“由点到链”的产业结构优化思路.50 （三）企业运营压力较大导致创新投入相对不足. 51 （四）稳定增长的市场空间推动龙头企业加速集聚. 51 （五）持续打造有利于机器人发展的创新环境. 52 第四章我国机器人产业发展分析结论.53 一、重点经济区域结合自身差异化优势发展机器人产业.53 二、核心零部件技术、工艺持续增强，国产化率提升.54 三、各地结合自身产业基础发展具有地方特点的人才培养方式.55 四、国内外机器人企业合作方式持续拓展，“出海”成为战略大方向.55 五、产业园区建设加快，重点任务逐步从吸引企业入驻向服务全产业链迁移.56 六、系统集成领域汇聚众多创业公司，产业联盟的形成为中小企业提供凝聚力 .56 第五章我国机器人产业发展政策建议.58 一、进一步明确机器人产业发展的目标定位，发挥政策的合理引导与精准扶持优 势.58 二、加快机器人自主创新步伐，发挥重点科研平台和技术研发平台的驱动作用 .59 IV 三、积极推动机器人在细分产业的应用示范，加快建设智能机器人的高质量应用 场景.60 四、提升机器人公共服务水平，重点布局机器人标准及检测认证体系建设.61 五、有效拓宽机器人企业投融资渠道，加快各层次机器人产业人才梯队构建.62 六、积极搭建机器人产业开放式资源共享平台，推动高质量深层次国际合作.63 V 图表目录 图1 2021年全球机器人市场结构.4 图2 2016-2023年全球服务机器人销售额及增长率. 5 图3 2016-2023年全球服务机器人销售额及增长率. 6 图4 2016-2023年全球特种机器人销售额及增长率. 7 图5 2021年我国机器人市场结构.16 图6 2016-2023年我国工业机器人销售额及增长率. 17 图7 2016-2023年我国服务机器人销售额及增长率. 18 图8 2016-2023年我国特种机器人销售额及增长率. 19 图9长三角地区机器人产业发展雷达图.29 图10珠三角地区机器人产业发展雷达图.34 图11京津冀地区机器人产业发展雷达图.38 图12东北地区机器人产业发展雷达图.42 图13中部地区机器人产业发展雷达图.46 图14西部地区机器人产业发展雷达图.49 1 内容摘要 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。近年来，我国机器人产业快速发展，即便受到疫情影 响，2020年我国工业机器人市场仍然为全球贡献了40%左右 的份额，连续多年稳坐世界最大机器人消费国地位。持续高 涨的应用市场需求，有力拉动机器人产业技术创新、产品研 发、系统集成、人才培育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。本报告旨在综合分析全球 和我国机器人产业发展趋势及特征，围绕产业的规模效益、 结构水平、创新能力、集聚情况和发展环境等方面，综合分 析评价长三角、珠三角、京津冀、东北、中部和西部全国六 大区域的机器人产业发展现状及水平，并围绕区域优势、核 心技术创新、人才培养、生态培育、对外合作、园区建设等 方面，归纳我国机器人产业趋势特征与潜在问题。在此基础 上，提出明确发展定位目标，加快自主创新步伐，推广重点 领域的应用普及，加速成果转移转化、标准制定、评测认证 等公共服务发展，拓宽投融资并加快人才培育，搭建开放式 共享平台等方面的发展建议。 2 中国机器人产业发展报告（2021年） 国家“十四五”规划纲要明确指出，推动制造业优化升 级，深入实施智能制造和绿色制造工程，培育先进制造业集 群，推动包括机器人在内的高端制造产业创新发展。近年来， 我国工业机器人领域核心共性技术与智能化水平快速提升， 本体研发、系统集成、关键零部件生产得到充分发展，为制 造业提质增效、换档升级提供了全新动能。此外，依托人工 智能、云计算、大数据、物联网等技术的普及使用，服务机 器人的功能场景不断拓展，带动相关市场规模的高速增长。 在新冠病毒肺炎疫情防控期间，消毒、配送、测温、巡检等 各类机器人“火线上岗”，为有效抗击疫情做出积极贡献。 在我国机器人产业蓬勃发展的同时，仍然面临核心技术突破 不足、创新要素配置有待优化、市场发展环境规范程度有待 提升等问题，需要引起有关各方的高度重视。 近年来，中国电子学会持续开展中国机器人产业研究工 作，对国内典型机器人集聚区域进行系统评估与综合考量， 客观评价我国机器人产业及市场真实发展状况。在以往研究 分析的基础上，结合最新发展现状及趋势特征，形成本年度 机器人产业发展报告，希望能够为推动我国机器人产业高质 量发展贡献微薄力量。 3 第一章全球机器人产业发展趋势及特征 2021年，全球机器人市场规模保持增长，但受疫情影响 增速放缓，工业机器人市场自2019年后，再次出现负增长 现象，服务、特种机器人因疫情“非接触”的使用场景增加， 增速较为稳定。近年来，全球机器人领域相关创新机构与科 技企业围绕人工智能、人机协作、多技术融合等领域不断探 索，在仓储运输、智能工厂、医疗康复等领域的应用不断深 入，推动机器人成为构建后疫情时代生产力的核心力量。 一、全球市场保持增长，服务机器人成为重要支撑力量 2021年，全球机器人市场规模预计将达到335.8亿美元， 2016-2021年的平均增长率约为11.5%。其中，工业机器人 144.9亿美元，服务机器人125.2亿美元，特种机器人65.7 亿美元。随着疫情在全球范围内得到控制，机器人市场也将 逐渐回暖，预计到2023年，全球机器人市场规模将突破477 亿美元。 4 图1 2021年全球机器人市场结构 资料来源：IFR，中国电子学会整理 （一）工业机器人：市场逐渐回暖，亚洲市场支柱地位 明显 全球疫情持续蔓延在一定程度上限制了机器人下游应 用市场需求，同时因为销售周期性变化和饱和度影响等问 题，2020年全球工业机器人市场出现较大程度下滑。2021 年，随着疫情逐渐被控制，全球经济呈现复苏趋势，更多人 机协同的需求场景被发现激活，机器人产业迎来新的发展机 遇。同时，得益于中国率先突破疫情封锁，打开市场需求， 全球工业机器人市场销售额较2020年有所提升。IFR发布最 新数据显示，受制造业自动化改造需求影响，2020年中国、 日本、美国、韩国和德国等主要国家工业机器人的年装机量 合计超过全球72.9%。2021年全球工业机器人销售额预计将 达到144.9亿美元，其中亚洲销售额95.6亿美元，欧洲销售 5 额25.8亿美元，北美地区销售额达到16.7亿美元。预计到 2023年，全球机器人市场将恢复疫情之前的增速状态，销售 额将有望突破176亿美元，其中亚洲仍将是最大的销售市场。 此外，全球制造业领域工业机器人使用密度已经达到113台 /万人，机器换人趋势特征日益明显。 图2 2016-2023年全球服务机器人销售额及增长率 资料来源：IFR，中国电子学会整理 （二）服务机器人：新一代人工智能兴起，行业迎来快 速发展新机遇 当前，以深度学习、知识图谱为代表的新一代人工智能 技术已经逐步脱离单纯以学术为驱动的发展模式，在基建、 商业、民生、社会服务等领域得到广泛应用。服务机器人充 分融合计算机视觉、语音识别、自然语言处理、知识图谱等 人工智能技术，智能化水平显著提升，无论产品应用的广度， 或是技术深度都产生了可观的进步。2016年以来，全球服务 机器人市场规模年均增速达23.8%，2021年预计达到了125.2 6 亿美元，其中家用服务机器人、医疗服务机器人和公共服务 机器人市场规模预计分别为82亿美元、13亿美元和31亿美 元，家用服务机器人市场规模占比最高达65%。到2023年， 全球服务机器人市场有望突破201亿美元，上下游相关产业 市场规模也将同步增长。 图3 2016-2023年全球服务机器人销售额及增长率 资料来源：IFR，中国电子学会整理 （三）特种机器人：新兴应用领域持续涌现，市场规模 增速稳定 随着全球地区局势复杂、极端天气频发等问题日益凸 显，在军事应用、治安维护、抢险救灾、水下勘探、高空作 业等高危场景中，特种机器人可以部分替代，甚至全部替代 人工作业，在安全性、时效性、保质性等方面有效满足需求。 此外，激光传感器、低速无人驾驶、卫星遥感、5G等技术 的应用显著提升特种机器人性能，使之充分具备高鲁棒性、 7 灵活性、多操作性等功能特征。2016年以来，全球特种机器 人产业规模年均增速达17.8%，2021年将达到65.7亿美元。 至2023年，预计全球特种机器人市场规模将超过99亿美元。 图4 2016-2023年全球特种机器人销售额及增长率 资料来源：IFR，中国电子学会整理 二、智能化、互联化趋势显著，应用场景不断下沉 随着人工智能、大数据、5G、云计算等新一代信息技术 的飞速发展，机器人能力边界持续拓展。在模块化应用、离 散型场景、复杂的干扰环境、多发的不可控因素等变量叠加 影响下，对机器人的要求不再局限于本体的灵活性和自动 化，易控、智能、互联成为产品的重要发展方向，技术创新 也围绕着安全的人机协同、人工智能和物联网等重点方向展 开。 8 （一）工业机器人：可控制性明显提升，人机协作不断 走向深入 多项技术升级推动工业机器人产品可控性提升。工业机 器人系统往往需要众多外围设备，例如工装夹具、传送带、 焊接变位机、移动导轨等，这些配件与机器人本体之间的高 效配合与精确协同成为工业机器人创新发展重要的发展方 向。作为“机电融合”的代表产品，机器人电子控制技术是 协同各部分的关键。可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）因其在扩展性和可靠性方面的优势，目前 已广泛应用于工业机器人领域。此外，PLC正向高速、大容 量方向发展，通过物联网构建PLC、变频器、远程IO等 外围设备与计算机的连接，可以构造出多级式分布系统，使 得工业机器人更易控、更易协同。例如，CC-Link是三菱电 机推出的开放式现场总线系统，具有数据容量大，通信速度 多级可选择的特性。CC-Link是以控制设备层为主的网络设 施，同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层， 具有高达10Mb/s的高速数据传输能力，支持主站与本地站、 智能设备站之间的瞬间通信，是营造机器人控制操作环境的 有效网络设施，可广泛应用于工业机器人的现场通信。 协作型机器人成为工业机器人重要创新方向。在复杂的 离散型场景中，人们需要机器人替代人工完成更精确、更繁 琐的重复性劳动，安全的人机协作成为必然趋势。传统工业 9 机器人需要在隔离环境中作业，相关人员不能对机器人进行 灵活控制，面对程序之外的突发情况，也无法直接有效的进 行人工干预，极大限制了工业机器人的应用效果和应用场 景。随着物联网技术的广泛普及，机器人的生产力和可靠性 大幅提升，催生了更加适应特殊制造业应用场景的协作机器 人出现。例如，发那科CR-35iA是当今世界上负载最大的协 作机器人。该款机器人无需安全栅栏，人与机器人可共享某 个区域进行作业，使工人摆脱了繁重重复的工作压力，从而 可以专注于技巧性较强的工作，同时有效保证人员安全。目 前，CR-35iA已经广泛应用于汽车行业、包装等行业。安川 电机MotoMINI是一款工业用小型6轴机器人，负载重量为 500g，最大伸展距离为350mm，重量约7kg，具有轻量、高 速、高精度等三大特点。MotoMINI善于变换放置位置，可 实现人机协同分担作业，广泛用于小型部件组装操作，以及 电子电气零部件的装配等重要工艺环节。 （二）服务机器人：认知智能程度加深，仿生机器人等 新兴方向创新活跃 由感知智能向认知智能迈进。人工智能技术是服务机器 人获得实质性发展的重要引擎，目前正在从感知智能向认知 智能加速迈进，并已经在深度学习、自然语言理解、知识图 谱、VR、场景识别、情感识别与推理认知等方面取得了明显 的进步。例如，Facebook人工智能研究团队与卡内基梅隆大 10 学计算机科学学院和加州大学伯克利分校合作，基于深度学 习系统，通过算法训练机器人实时适应不同的行走条件，使 机器人像生物一样靠肢体感知世界，并靠大脑做出及时应 变。汉森机器人公司的人形机器人Sophia可以提供教学、娱 乐等服务功能，学习如何与人类进行交谈。 企企业加快仿生机器人设计研发步伐。近年来，伴随着新 型材料、高精度控制技术和软件算法的持续突破，仿生机器 人的研发创新迎来爆发。例如，波士顿动力公司研发的Atlas 人形机器人已经学会翻跟头、360度旋转等技能动作，四足 机器人Spot可以基于外接计算模块的程序运行，实现多机的 协同舞蹈表演。瑞士ANYbotics公司推出一款灵活的四足机 器人ANYmal C，移动速度为1米/秒，可以爬上20的斜坡 和45的楼梯，并且能够穿过60厘米宽的通道，或在1米 深的水中浸泡一小时，具备对抗各种恶劣环境的能力，适用 于在危险的工业场景中执行相应的动作。 （三）特种机器人：智能化水平不断提高，复杂环境下 作业效率得到改善 技术进步促进智能水平大幅提升。特种机器人的应用环 境大多复杂极端，不仅要求其具备稳定的工作状态及快速移 动方式，更要求其在频繁的人机协作环境中具备高安全性和 自主识别能力。在深度学习算法训练、多传感器感知、仿生 模型训练、5G信号传输、GIS卫星遥感等技术的融合影响下， 11 特种机器人不仅具备了智能化能力，在产品灵活性和可靠性 方面亦有突破。此外，包括液态金属控制技术、基于肌电信 号的控制技术、气动控制技术在内的新型技术，也将推动特 种机器人形态和控制方式的进步。仿生新材料与刚柔耦合结 构进一步打破了传统的机械模式，提升了特种机器人的环境 适应性。例如，加州大学圣地亚哥分校的工程师们创造了一 种轻便、低成本的四足软体机器人，可通过气动回路保持系 统运动，不需要任何电子设备驱动，有效降低机器人运行成 本，大幅提升灵活性及可靠性。德国Festo公司利用仿生学 习网络开发BionicSwifts仿生飞燕，装备扑翼机构、无线电 定位装置等核心部件，模仿鸟类的飞行姿态和控制方式。 替替代人类在更多复杂环境中从事作业。当前，特种机器 人已具备一定水平的自主智能，通过综合运用视觉/压力等传 感器、深度融合软硬系统、优化控制算法等技术工具，可以 完成定位、导航、避障、跟踪、场景感知识别、行为预测等 任务。例如，日本松下公司开发出一款番茄采摘机器人，搭 载其自产的图像传感器，能够实现番茄的无人采摘。该番茄 采摘机器人使用的小型镜头，首先通过图像传感器检测出红 色的成熟番茄，之后对形状和位置进行精准定位。采摘过程 中，机器人只会拉拽菜蒂部分，而不会损伤果实，在夜间也 可进行作业。美国VideoRay公司的水下机器人配备全新的 传感器、控制系统、路径规划系统和视觉系统，通过设计任 12 务专家系统ROV能够最大限度地提高工作效率，并能够适 配多种可更换部件，在水下勘探、废墟搜寻、爆炸物搜索、 船底走私物排查等领域都可以实现快速应用部署。 三、新型产品和新兴场景持续涌现，龙头企业加大高潜 力赛道布局力度 近年来，技术发展催生了机器人应用方式的创新演进。 随着物联网集成、边缘智能和虚拟现实等技术的利用，有望 推动机器人产业应用方向出现根本性突破，优化其部署方式 和产业结构。 （一）工业机器人：协作机器人受到广泛关注，重点企 业推广智能制造生产模式 行业龙头发力协作机器人。当前，制造业网络化、智能 化发展趋势显著，离散型场景和安全的人机协作需求不断增 加，下游市场应用需求催生了协作工业机器人等新兴产品的 蓬勃发展，吸引机器人龙头企业纷纷落子。例如，发那科公 司推出协作机器人CRX-10iA，最大负载为10kg，可达半径 1249毫米，具有高安全性、高可靠性、便捷使用等特点，针 对小型部件的搬运、装配等应用需求，可为用户提供精准、 灵活、安全的人机协作解决方案。ABB公司推出新款协作机 器人GoFa和SWIFTI，GoFa拥有5公斤负载和95厘米臂展， 可用于物品搬运、包装和上螺丝等应用；SWIFTI根据ABB 原有工业机器人型号进行改进升级，通过实时探测人与机器 13 人的距离调整其工作速度，可确保不会对人造成伤害。 重重点企业加快建设机器人智能工厂。智能工厂作为工业 智能化发展的重要实践模式，已经引发行业的广泛关注。在 机器人生产领域推广“智能工厂”发展理念，可大幅提高产 品制造效率，加速新兴产品和工艺的迭代升级过程。例如， ABB公司投资10亿元人民币在上海建设“超级工厂”，将成 为ABB在中国规模最大的机器人研发、生产和应用基地。 新工厂重点发展自主移动机器人（AMR），将采用包括机器 学习、数字化协作解决方案在内的先进制造工艺，具备部署 高度柔性和自动化的机器人生产车间，2022年投入运营后， 预计年产量将达到10万台。 （二）服务机器人：机器人应用场景持续丰富，移动机 器人获行业龙头关注 多技术融合使得服务机器人进一步向各应用场景渗透。 在当前复杂场景多技术融合的背景下，服务机器人对应用领 域的适应性逐步扩展、产品类型愈加丰富、自主性不断提升， 已由早期的扫地机器人、送餐机器人等成熟产品，逐渐向情 感机器人、教育机器人、医疗手术机器人、大厅引导机器人、 商业清扫机器人等方向延伸，服务领域和服务对象不断丰 富。尤其在医疗健康领域，服务机器人可应用于手术、影像 等临床诊疗需求，提升医务工作者救治效率，有效减少病患 痛苦。例如，美国的达芬奇机器人拥有振动消除、动作定标、 14 灵活机械手腕等4000多项核心专利技术，是目前全球最成 功商用手术机器人之一。截至2019年，全球范围内达芬奇 机器人的安装量已达5582台，参与手术累计720万台。丹 麦UVD Robots公司的UVD消毒机器人能够实现周边环境 360高效能灭菌，灭菌效果达到99.99%，两小时内能完成 17间手术室共计200平方米的快速消毒，同时可以全自动运 行并远程操控，在支援中国武汉火神山医院抗疫过程中发挥 了重要作用。 机机器人龙头企业重点布局移动机器人。得益于机器视 觉、语音识别、激光传感技术、低速无人驾驶、5G等综合 技术的发展，以AGV、AMR为代表智能移动机器人产品快 速发展，吸引龙头企业深入布局。例如，ABB公司通过收购 欧洲最大AMR提供商之一的ASTI集团，重点进军移动机 器人市场，发展包括自动牵引车、货到人解决方案、单元式 输送机和料箱搬运车等代表性产品，覆盖从生产到物流，再 到消费等众多领域。英国零售巨头ASDA与极智嘉公司合 作，成功部署全柔性智能AMR分拣系统。该系统可赋能 ASDA拥有更强的仓储物流能力，以支持不断增长的包裹收 取及退回业务需求。该项目的成功落地标志着全柔性智能分 拣系统在英国的首次使用。 15 （三）特种机器人：灾后救援成为热点应用方向，采矿 机器人开始向深海空间拓展 企业聚焦灾后救援机器人研发。为提高危机应对处置能 力，有效减少不必要的人员伤亡，全球相关科研机构及创新 企业投入重金，提升对救灾、仿生等特种机器人的研发支持 力度。例如，波士顿动力公司研发Spot Mini机器狗，可在 建筑工地环境下流畅地上下楼梯、绕过障碍物，并且能够通 过摄像头对现场进行检查，未来可用于危险环境下的定位搜 索任务。日本三菱重工推出可与消防员协同工作的消防机器 人，应用于石化厂、核电站等人类难以进入的火灾现场，提 供多种消防救援方案。 深海采矿场景需求催生机器人解决方案。随着全球陆地 矿产资源已被大量消耗，海底矿藏成为新的目标。联合国国 际海底管理局（ISA）已批准20余份海底探索和采矿合同， 涵盖数十万平方英里海域，深海采矿机器人成为海底勘探与 矿藏挖掘的主力。例如，鹦鹉螺矿业公司委托英国Soil机器 动力公司打造世界上首批深海挖矿机器人，最小的体重为 200吨，配有摄像头以及3D声纳传感器。这些机器人可在 接近零度和超过150个大气压下进行远程操作和协同作业， 较好地完成海底勘测与采矿任务。 16 第二章我国机器人产业发展趋势及特征 当前，我国机器人市场进入稳定增长期。虽然在2019 年期间受市场需求波动的影响，我国机器人市场规模出现轻 微下滑，但由于率先突破疫情影响，机器人市场呈现加速复 苏趋势，大量“非接触”式服务也为机器人应该提供了更为 广阔的应用空间。 一、我国机器人市场需求全球领先，是支撑机器人产业 的发展的中坚力量 2021年，我国机器人市场规模预计将达到839亿元， 2016-2023年的平均增长率达到18.3%。其中工业机器人 445.7亿元，服务机器人302.6亿元，特种机器人90.7亿元。 图5 2021年我国机器人市场结构 资料来源：IFR，中国电子学会整理 （一）工业机器人：智能制造加速升级，市场规模持续 增长 当前，我国制造企业数字化、智能化转型建设步伐日益 17 加快，有力推动了工业机器人市场的快速发展。据IFR统计， 2020年在全球机器人市场受疫情影响出现下滑时，我国工业 机器人市场已经开始复苏，相比于2019年年装机量提升 18.8%。预计2021年，我国工业机器人市场规模将达到445.7 亿元，到2023年，国内市场规模进一步扩大，预计将突破 589亿元。 图6 2016-2023年我国工业机器人销售额及增长率 资料来源：IFR，中国电子学会整理 （二）服务机器人：需求潜力巨大，市场空间持续拓展 2020年，我国服务机器人市场快速增长，医疗、教育、 公共服务等领域需求成为主要推动力。在市场需求波动的影 响下，2021年市场增速出现回调，但随着人口老龄化趋势加 快，以及医疗、公共服务需求的持续旺盛，我国服务机器人 存在巨大市场潜力和发展空间，市场规模及总体占比也将持 续增长。预计2021年，我国服务机器人市场规模将达到302.6 亿元，高于全球服务机器人市场增速。到2023年，随着视 18 觉引导机器人、陪伴服务机器人等新兴场景和产品的快速发 展，我国服务机器人市场规模有望突破600亿元。 图7 2016-2023年我国服务机器人销售额及增长率 资料来源：IFR，中国电子学会整理 （三）特种机器人：使用场景持续扩展，应用市场蓄势 待发 我国地域广阔、气候多变、地质情况复杂，社会发展多 元化特征明显，在应对地震、洪涝灾害、极端天气，以及矿 难、火灾、安防等公共安全事件中，对特种机器人有着突出 的需求。2016年以来，我国服务机器人市场年平均增长率达 到27.5%。2021年，我国特种机器人市场规模预计将达90.7 亿元，增速达到36.3%，高于全球水平。到2023年，特种机 器人的国内市场规模有望突破180亿元。 19 图8 2016-2023年我国特种机器人销售额及增长率 资料来源：IFR，中国电子学会整理 二、我国机器人关键技术快速突破，产业化基础及发展 环境持续优化 目前，我国工业机器人研发以突破机器人关键核心技术 为首要目标，政产学研用通力配合，不断提升减速器、控制 器、伺服电机、操作系统等核心环节的国产替代率。此外， 服务机器人智能化、个性化水平快速提升，特种机器人需求 领域不断扩展，将我国机器人产业再次推上发展新高度。 （一）工业机器人：国产化自主进程提速，应用领域向 更多行业拓展 工业机器人核心零部件自主化步伐明显加快。工业机器 人作为我国高端制造业的典型代表，近年来重点突破关键技 术难点，陆续攻克减速机、控制器、伺服电机等核心零部件 领域“卡脖子”的共性难题，核心零部件国产化率不断提升， 逐步形成自主可控的全产业链生态。例如，苏州绿的公司已 20 掌握谐波减速器多项核心技术，围绕抗磨新材料、润滑新技 术、轴承优化、齿廓修形、独特材料处理等领域，拥有9项 发明专利和72项实用新型专利。秦川机床工具集团牵头承 担国家科技重大专项“工业机器人关节减速生产线”课题， 已研制出5种机器人关节减速器核心零件专用加工装备，形 成年产10000套工业机器人关节减速器的能力。 构构建智能工厂拓展工业机器人应用范围。我国工业机器 人的传统应用领域包括汽车、3C、家电、金属加工、塑料加 工、食品烟草饮料等行业。随着制造业产业升级和转型的不 断深化，工业互联网建设节奏加快，智能工厂的方案设计、 架构搭建、施工组织等方面经验日趋成熟，为工业机器人创 造了良好的应用平台。例如，湖北华强科技股份有限公司与 新松机器人公司合作完成新冠疫苗瓶装丁基胶塞智慧工厂 的整体布局，实现生产、物流、仓储等全工艺环节的智能管 控，达到物流智能化、生产自动化、产能最大化的发展目标。 新松机器人公司为宁德时代新能源公司研发适用于电池生 产环境下应用的AGV机器人，规划上千条运行轨迹，综合 成运行地图由控制台计算出起始点与目标点间的最短路径， 为电池生产线节省大量运输成本，显著提高生产效率。 （二）服务机器人：智能技术居世界前列，创新产品大 量涌现 智能化相关技术与国际领先水平基本并跑。导航定位、 21 运动控制、人工智能等核心技术的融合应用，是服务机器人 智能化发展的重要基础。近年来，我国在人工智能领域技术 创新与科研成果转化方面进展加快，无论是算法领先性，还 是应用场景建设的规模与质量都位居世界前列，城市级公共 服务需求驱动效应明显，孵化培育出一批有具有代表性的智 能机器人创新企业。例如，优必选公司研发仿人服务机器人 Walker X，采用U-SLAM视觉导航技术实现自主路径规划， 基于深度学习的物体检测与识别算法，可以在复杂环境中识 别人脸、手势、物体等信息并准确理解感知外部环境。Walker X基于物体识别分拣与操作能力，可以自主操控冰箱、咖啡 机、吸尘器等家电，加持末端柔顺控制技术后，可以完成按 摩、拧瓶盖、端茶倒水等家居任务，同时还可以利用内置的 情感分析算法,与用户进行主动式交互。 疫疫情带动服务机器人需求增长，激发众多新兴场景。疫 情期间，面对面服务大量减少，智能接待、无人配送、无人 零售等需求增加，为接待机器人、递送机器人、新零售机器 人、测温机器人、消毒机器人等服务机器人带来新的发展机 遇。例如，猎户星空公司向武汉火神山医院提供的重载型递 送服务机器人，可提供医疗物资运输、药品递送、化验单递 送等服务。普渡科技公司在疫情期间为全国数百家医院及隔 离点提供“无接触”配送机器人产品，避免近距离接触的交 叉感染。云迹科技公司凭借全链条人工智能技术和全自研软 22 硬一体化能力，先后推出重载型递送服务机器人、餐厅服务 机器人、酒店递送机器人等多种类产品，融合交互与递送两 大性能，广泛应用于连锁餐厅、酒店等场景。 （三）特种机器人：企业提升自主研发能力，面向共性 需求研发通用型产品 以自主研发为核心实现多点突破。近年来，我国特种机 器人产业发展良好，创新企业加快自主研发进程，产品的功 能性与可靠性大幅提升，在安防巡逻、电力巡检、防爆灭火、 管道检测、采矿挖掘、水下作业、军事作战等场景下得到进 一步推广使用。例如，高新兴机器人公司研制的智能巡逻机 器人在军队、银行、企业园区等场景均有应用，其推出的警 用安保巡逻机器人解决方案融合高点监控、警用安保、警用 巡逻等智能化信息系统，辅助公安民警在重点场所和重大活 动时有效执行任务，提高事件响应速度及处理效率。力升高 科自主研发千度耐高温消防灭火机器人，拥有多项耐高温防 护专利技术，能够在没有外部辅助降温措施的情况下深入 1000的火场内部，稳定执行灭火任务达30分钟以上。 面向复杂场景的共性需求研制通用型标准化产品。我国 特种机器人从无到有，品种不断丰富，智能化水平及环境适 应能力不断提升，应用领域持续丰富。特种机器人的商业化 非常依赖场景需求，相对垂直的应用领域，对产品的可用性 要求较高，面向该场景能提供高效且可复制的标准化产品是 23 特种机器人实现商业化的标准路径。例如，国网智能自主研 发的轮式电力机器人巡检系统，可根据实际需求装配不同功 能组建，具备巡检、消防、除冰、绝缘包覆、检测等不同功 能，以应对变电站室内外、高压输电线路、地下隧道管廊等 多种应用场景需求，是电力领域中机器人标准化产品的代 表，目前已实现大规模量产。 三、自主研发与投资并购双轮驱动，机器人创新应用生 态走向成熟 当前，我国正处于制造业转型升级的历史机遇期，半导 体、显示面板、智能消费电子终端、新能源等高端制造业产 能稳步扩张，自动化、智能化、网络化制造趋势特征明显， 催生了更加多元化的工业机器人研发与应用需求，有力推动 我国工业机器人整体装机量和人均使用密度的双增长，持续 扩展市场容量。在此趋势下，创新能力强、营收规模大的企 业有能力强化研发及并购能力，提升公司产品壁垒，持续获 得市场回报后回馈研发创新环节。在这样的良性循环下，行 业龙头企业有望逐步做大做强，必将进一步加速我国机器人 格局分化与头部集聚现象产生。 （一）工业机器人：龙头企业打造生态矩阵，海外扩张 步伐进一步加速 传统行业龙头布局机器人生态矩阵。随着智能制造的广 泛普及与有力驱动，国内传统行业龙头企业对于拥有自主可 24 控的机器人产业生态链需求明显，重点布局机器人本体制造 与系统集成。例如，格力生产的GR608工业机器人，具有重 量轻、方便搭载等优势，可搭载在AGV上，无需地轨或桁 架移动。GR608机器人提供通用的法兰接口，可以轻松应用 在机器装载、去毛刺、研磨、一般装配、焊接、包装（封装）、 码垛等多领域。此外，格力已完成机器人伺服电机及伺服驱 动器的自主研发，其中伺服电机已达到国际同类产品领先水 平。联想集团自主研发晨星机器人，具备远程呈现、远程控 制及示范学习能力，运用晨星AR设备和晨星CV模组，让 机器人拥有完整的感知系统与决策机制。目前，晨星机器人 已应用于中国商飞的国产大飞机制造场景，主要承担C919 客机的喷涂工作。 头头部企业通过投资、并购布局海外市场，逐渐形成国际 竞争力。随着我国机器人企业在技术、市场和资金等方面实 力的不断提升，部分头部企业通过投资或并购的方式加紧布 局海外市场，扩张自身产业版图的同时，面向机器人全产业 链构筑完整生态。例如，埃斯顿公司在先后收购英国Trio、 控股德国M.A.i.、入股美国Barrett和意大利Euclid等公司， 并在米兰建立欧洲研发中心后，又100%收购德国焊接机器 人龙头企业Cloos，通过其渠道资源更加融入国际市场。双 环传动公司收购德国精密成型件制造商STP集团81%股权， 基于双方优势开展合作互补，进一步拓展欧洲市场。复星国 25 际完成对德国柔性自动化生产线解决方案提供商FFT的收 购，利用其自动化设备和技术补全产业链，提升机器人产品 与智能制造解决方案竞争力。 （二）服务机器人：产品研发以实用为导向，推动机器 人应用场景不断下沉 场景设计目标不断明确。目前，服务机器人产品研发与 技术创新多聚焦于实用性功能提升，更加突出服务机器人作 为产品和商品的核心属性，有效满足不同用户群体需求。例 如，猎户星空公司自研全链条人工智能技术，涵盖智能语音、 麦克风阵列、全感知视觉识别、室内导航平台、6轴机械臂、 芯片算法软硬件等领域，有效降低研发成本并提高版本迭代 速度。优必选公司专注于人工智能和机器人核心技术的应用 型研发、前瞻性研发与商业化落地，自主研发伺服驱动器及 控制算法、运动控制算法、计算机视觉算法、导航定位、ROSA 机器人操作系统应用框架、智能语音六大核心技术，已从实 验室研发逐步进入实际产品测试发布阶段。 产品应用场景持续下沉。服务机器人应用发展比较依赖 场景需求。发展起步早、应用较为成熟的家用扫地机器人已 经逐步走入千家万户，典型代表厂商包括石头机器人、科沃 斯机器人。此外，餐厅的送餐机器人、宾馆的无人送货机器 人、政务及金融机构大厅等场所的公共服务机器人都得到了 规划化应用，机器人的落地场景在部分领域得到验证和广泛 26 的认可。例如，擎朗智能公司的送餐机器人可在一天完成271 次送餐任务，供给配送542盘菜品。按照