從科研突破到產(chǎn)業(yè)發(fā)展、市場接受，未來國產(chǎn)機器人的進階之路遍布荊棘，但我們必須義無反顧—隨著我國逐漸邁入老齡化社會，人口紅利消失、勞動力成本增長，傳統(tǒng)制造業(yè)的空間正在被大幅壓縮，大力發(fā)展運用機器人技術(shù)，用機器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)人力，是未來制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是科技發(fā)展的必然趨勢。

你知道自己有多需要機器人嗎？

和大部分人一樣，你或許將給出這樣的答案：“我從沒有花錢購買過任何一臺機器人，也沒有刻意關(guān)注過機器人的新聞?！钡聦嵣?，在如今的社會當(dāng)中，每個人或多或少都享受過機器人的勞動成果。未來，這類“成果”還會與日俱增。

就拿網(wǎng)上購物來說，每當(dāng)你打開電商購物平臺，咨詢聊天的“客服”其實很可能就是個“機器人”。如今聊天機器人在許多場景尤其是電商平臺被廣泛使用，極大地減輕了客戶服務(wù)團隊的壓力，也在一定程度上節(jié)省了組織資源。除了電商平臺以外，如今聊天機器人也被廣泛應(yīng)用在金融、醫(yī)療甚至是餐飲行業(yè)。

一旦你在電商平臺下了單，另一些機器人就開始為你工作了—在一些規(guī)模較大的倉庫當(dāng)中，系統(tǒng)平臺會計算出商品所在位置，智能機器人則自動找到貨品，送到分揀員面前。頭部電商企業(yè)的無人化程度往往更高，倉庫當(dāng)中甚至有幾十種機器人。其中，貨物分揀由六軸機械臂來完成；貨物搬運依靠AGV搬運機器人；巡檢機器人則能對粉塵、煙霧、溫感等即時測量，及時警報。

這套“貨架到人”的方案，最早由亞馬遜的KIVA機器人完成落地，工作效率是傳統(tǒng)模式的2-4倍，準確率提升到99.99%。如今已經(jīng)被各大電商平臺、物流企業(yè)、倉儲公司廣泛使用。

就算你不喜歡網(wǎng)購，機器人依然可能顯著影響你的生活。

比如說日常出行，不管你是乘坐私家車、公交車還是地鐵，這些交通工具背后的諸多生產(chǎn)環(huán)節(jié)都已經(jīng)高度依賴機器人。在汽車制造行業(yè)，主機廠收到各類配件后，會交由機器人完成焊接、噴漆等工序。奔馳汽車的工廠流水線，甚至實現(xiàn)了全自動化，很少有人工參與。國內(nèi)的地鐵列車，所有車門都是由機器人制造的，而地鐵中其他零部件的生產(chǎn)也離不開機器人的參與。

類似的場景也出現(xiàn)在手機生產(chǎn)當(dāng)中，機器人替代的典型工序，主要是在工位相對固定的手機外殼的拋光打磨以及機床上下料、沖壓、組裝、屏幕處理、裝盒等工作。一些自動化程度更高的工廠，甚至實現(xiàn)了機器人全流程作業(yè)，它們有時也被稱為“黑燈工廠”。

除此之外，醫(yī)院當(dāng)中的手術(shù)機器人、商場里的導(dǎo)購機器人、能做飯的烹飪機器人、寓教于樂的教育機器人……一個理想的未來里，人們生活中的所有勞力都可以交接給機器人，這一遠景也成為未來科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向和路徑之一。

在過去的很長一段時間內(nèi)，“中國制造”（Made in China）被貼上“低科技”的標(biāo)簽。導(dǎo)致這一偏見的原因中，除了大量產(chǎn)品屬于代工生產(chǎn)、缺少核心技術(shù)以外，與生產(chǎn)環(huán)節(jié)也不無關(guān)系—很多“中國制造”產(chǎn)品不僅是代工，甚至連生產(chǎn)線上使用的機器人，都來自于歐美。

根據(jù)用途不同，目前將機器人分為工業(yè)型、服務(wù)型以及特種型三類，其中工業(yè)機器人為當(dāng)前普及度最高的種類，占據(jù)了60%以上的市場份額。生產(chǎn)線上的機器人，正是屬于工業(yè)機器人。盡管名字里有個“人”字，但運用在汽車、手機生產(chǎn)環(huán)節(jié)上的機器人往往不具備人形，它們更像是一個個“觸手”。多關(guān)節(jié)的機械手賜予了它們類人的特性，也因此能完成更多高精度的工作。

△瑞士ABB公司的機器人正在展示“書法”（圖片來源：新華社）

我們不得不面對的一個事實是，中國雖然是世界上最大的機器人消費國，占據(jù)了全球40%的市場份額，卻不是世界上最大或最主要的機器人生產(chǎn)國。

以工業(yè)機器人為例，目前世界上有“四大家族”—日本發(fā)那科、安川電機、瑞士的ABB和德國的庫卡，這四家企業(yè)占據(jù)了工業(yè)機器人全球市場的50%，中國市場的70%。更為棘手的是，四大企業(yè)在工業(yè)機器人的核心技術(shù)和核心零部件上掌握著絕對的話語權(quán)。

核心零部件包括控制器、伺服電機和減速器“三大核心”。

其中，控制器是機器人的“大腦”，負責(zé)發(fā)布和傳遞動作指令?？刂破靼布蛙浖刹糠郑渲杏布枪I(yè)控制板卡，軟件則是控制演算法。較成熟的機器人廠商多半自行開發(fā)控制器，以保障品質(zhì)的穩(wěn)定性及產(chǎn)品的維修體系，這也是機器人制造商的核心技術(shù)所在。

△格力自主研發(fā)的核心零部件——伺服電機（圖片來源：新華社）

伺服電機是工業(yè)機器人的動力系統(tǒng)，是機器人運動的“心臟”，一般安裝于它們的關(guān)節(jié)處。伺服電機通常又可細分為馬達本體、運動控制系統(tǒng)兩部分。伺服電機在機器人中用作執(zhí)行單元，是影響機器人工作性能的主要因素。

減速器是連接動力源與執(zhí)行機構(gòu)的傳動機構(gòu)，能將馬達的轉(zhuǎn)速降低，并讓轉(zhuǎn)矩提升。減速器將電動機、內(nèi)燃機等高速運轉(zhuǎn)的動力，透過輸入軸上的小齒輪嚙合后，再輸出至軸上的大齒輪以達到減速的目的，并借此傳遞更大的力矩。其核心制造難點在于基礎(chǔ)工業(yè)和工藝。

以上“三大核心”環(huán)環(huán)相扣，缺一不可，技術(shù)門檻比較高，也是歐美日企業(yè)的“不傳法寶”。

不過近年來，隨著國內(nèi)工業(yè)機器人行業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，我國已經(jīng)有部分企業(yè)的產(chǎn)品突破技術(shù)封鎖。北京交通大學(xué)機械與電子控制工程學(xué)院教授、機器人研究中心執(zhí)行副主任姚燕安告訴記者，從技術(shù)數(shù)據(jù)上來看，國內(nèi)企業(yè)目前在伺服電機和減速器領(lǐng)域的指標(biāo)已經(jīng)與國外一流企業(yè)相當(dāng)，只是在控制器方面差距還比較明顯。

姚燕安進一步解釋說，國內(nèi)外控制器領(lǐng)域的差距主要體現(xiàn)在軟件層面，在硬件（尤其是芯片）層面也存在一定困擾。剛剛發(fā)布的《中國機器人報告2021》指出：國產(chǎn)控制器產(chǎn)品在軟件方面，較國際一流水準仍有差距，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)驗積累。

北京禮承智能機器人科技有限公司總經(jīng)理李裔長期在機器人產(chǎn)業(yè)一線從事設(shè)計、運營和管理工作。他告訴記者，與硬件核心技術(shù)的差距相比，國產(chǎn)工業(yè)機器人在軟件層面的差距更加明顯，存在原創(chuàng)操作系統(tǒng)少，底層基礎(chǔ)普遍使用國外開源算法的現(xiàn)像。這種差距是值得業(yè)內(nèi)關(guān)注和思考的問題之一。

國內(nèi)工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展軌跡與芯片制造、汽車制造等行業(yè)有些類似，讓人有似曾相識的感覺—早期發(fā)展緩慢，被歐美日甩開，如今全力奮起直追，力爭突破技術(shù)“卡脖子”的難題。

二戰(zhàn)以后，隨著第三次工業(yè)革命成果的普及，工業(yè)機器人也開始快速發(fā)展：1959年，第一臺工業(yè)機器人在美國誕生；3年以后，通用汽車就在生產(chǎn)流水線中運用了機器人。

△世界上第一部工業(yè)機器人Unimate，曾在通用汽車的裝配線上工作（圖片來源：ieee.org）

1970年代后，美國、日本和歐洲開始不斷探索高新技術(shù)與工業(yè)機器人的融合提升，工業(yè)機器人的發(fā)展逐漸走向高度集成化、專業(yè)化和智能化。到了1970年代末，工業(yè)機器人業(yè)內(nèi)形成了前文所說的“四大家族”格局?？梢哉f，壟斷市場的外企，有著充分的時間優(yōu)勢。

相比較而言，直到1970年代末，中國才開始系統(tǒng)地研究工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)。相比早就在汽車生產(chǎn)流水線用上機器人的歐美國家，國內(nèi)直到1980年代還在用手工方式“打磨”汽車。所以，以當(dāng)時的科研條件和生產(chǎn)水平，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用似乎“遙不可及”。

隨著科研水平、制造業(yè)水平的提升，國產(chǎn)機器人產(chǎn)業(yè)從2000年左右開始逐漸有了起色。但在此時，我們已經(jīng)落后歐美國家至少20年了。工業(yè)機器人市場當(dāng)中，上游核心零部件和中游本體制造領(lǐng)域，國外廠商都有提前入局的先發(fā)優(yōu)勢和領(lǐng)先的科研水平，因此占據(jù)著利潤較高的高端制造市場。

△德國庫卡智能音樂機器人（圖片來源：新華社）

有核心技術(shù)加持的外企，短時間內(nèi)難以撼動。因此，當(dāng)時的國內(nèi)中小企業(yè)入局機器人行業(yè)，只能選擇技術(shù)要求相對較低的下游集成應(yīng)用領(lǐng)域切入。這些系統(tǒng)集成商們購買本體和核心零部件后，再自行安裝調(diào)試，最后銷售給工廠和客戶。由于沒有核心技術(shù)參與，這些企業(yè)本質(zhì)上還處在“生產(chǎn)再加工”的環(huán)節(jié)。

由于下游市場僅占工業(yè)機器人總份額的12%左右，利潤率不會太高。再加上2018~2019年機器人市場需求持續(xù)下滑，很多相關(guān)企業(yè)其實并未掙到錢，日子不好過。

但是，短期內(nèi)利潤的變化，并不能準確地反映產(chǎn)業(yè)的趨勢。放在大環(huán)境下看，隨著中國人口紅利的消失，制造業(yè)由“低端制造”向“高端制造”轉(zhuǎn)移，工業(yè)機器人的應(yīng)用場景其實是在快速增加當(dāng)中。這種局面也帶動了國產(chǎn)機器人企業(yè)的快速發(fā)展和國產(chǎn)機器人技術(shù)的奮起直追。

△京東智能無人配送車（圖片來源：新華社）

數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)工業(yè)機器人總體產(chǎn)量，自2015年以來逐年增加，到2021年1-5月期間，產(chǎn)量達到了136405臺，同比增長73.2%。另一方面，國內(nèi)機器人在市場上的表現(xiàn)也逐步升高，2017年，自主品牌工業(yè)機器人的國內(nèi)市場銷量占比為23.5%，到2019年已經(jīng)提升到31%，市場前景非常廣闊。

服務(wù)機器人帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展補足短板未來可期

2020年暴發(fā)的新冠肺炎疫情，雖然顯著影響了全球制造業(yè)，卻也給機器人產(chǎn)業(yè)帶來了全新的機遇—當(dāng)人成為病毒傳播者，產(chǎn)線防疫全面收緊，自動化生產(chǎn)、配送產(chǎn)品成為了更優(yōu)的選擇。

出于防疫的需求，消殺機器人、測溫機器人訂單量暴增。而在服務(wù)機器人領(lǐng)域，酒店配送機器人需求量也開始快速增長。2017~2018年，出貨量能達到100臺的酒店機器人廠商已經(jīng)算是了不起。但在2020年，廠商出貨量超過1000臺，只能算正常發(fā)揮。

不可否認的是，疫情之后，越來越多服務(wù)型機器人開始與人們“密切接觸”了。這也給國內(nèi)機器人行業(yè)提供了全新的發(fā)展思路：利用國內(nèi)消費市場優(yōu)勢，重點發(fā)展服務(wù)機器人，以服務(wù)機器人帶動工業(yè)機器人乃至全產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)“拓展增量”。

服務(wù)機器人的上游核心零部件就與工業(yè)機器人不同。工業(yè)機器人講究精細化操作，而服務(wù)機器人看重互動、在人流密集場所避障移動，它的上游核心是芯片、算法、激光雷達。李裔認為，從相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈上來看，國產(chǎn)服務(wù)機器人并沒有劣勢，甚至在某些方面還優(yōu)于國外企業(yè)。

良好的市場反響，也佐證了李裔的觀點。如今國產(chǎn)服務(wù)機器人幾乎遍布生活各個領(lǐng)域：樓宇配送有YOGO ROBOT；餐廳送餐有擎朗機器人；娛樂機器人“優(yōu)必選”廣受好評；教育機器人有roobo；家庭機器人更是使用廣泛，科沃斯、石頭等品牌已進入千家萬戶。

△為迪拜世博會中國館專屬定制的熊貓機器人“優(yōu)悠”（圖片來源：央廣網(wǎng)）

除了“拓展增量”外，想要發(fā)展工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)，在重點領(lǐng)域發(fā)力、做大做強行業(yè)細分市場，“另辟蹊徑”也是不錯的方法。例如，中國工業(yè)機器人龍頭埃斯頓，并沒有盲目進入汽車整車市場，而是選擇攻占焊接、噴涂等行業(yè)細分市場，如今埃斯頓的噴涂機器人等已經(jīng)獲得了眾多客戶的青睞；而珞石機器人、節(jié)卡機器人等企業(yè)則將目光投向了協(xié)作機器人，希望在這個全新的細分領(lǐng)域有所突破；在軟體機器人領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)SRT是目前全球屈指可數(shù)的能將軟體機器人技術(shù)進行商業(yè)化應(yīng)用的公司，走在了技術(shù)的最前端。

北京交通大學(xué)機械與電子控制工程學(xué)院教授、機器人研究中心執(zhí)行副主任姚燕安認為，盡管目前全球機器人市場被“四大家族”等大企業(yè)瓜分，但與汽車、芯片制造等行業(yè)不同的是，因為機器人在分類上的特殊性，這些巨頭并沒有形成真正意義上的壟斷。另一方面，未來國內(nèi)的機器人市場異常龐大，這些都是有利于國產(chǎn)機器人行業(yè)發(fā)展的條件。

而在政策上，為了貫徹“制造強國”戰(zhàn)略，我國正在大力支持以新一代信息技術(shù)、智能機器人制造技術(shù)為代表的智能制造業(yè)，這也催生了一大批機器人制造企業(yè)的崛起。近年來，以廣州數(shù)控、埃斯頓、埃夫特、拓斯達為代表的工業(yè)機器人“四小龍”，在上游核心技術(shù)研發(fā)階段取得了不錯的進展，有效推動了國產(chǎn)工業(yè)機器人裝備及配套零部件的性能、質(zhì)量水平的提升。

△上海非夕科技的機械臂在展會上演示“小球平衡”，體現(xiàn)了自適應(yīng)機器人在力控和AI方面的先進性。這是工業(yè)機器人領(lǐng)域內(nèi)首家利用自研的精準力控技術(shù)完成小球平衡應(yīng)用展示的公司（圖片來源：新華網(wǎng)）

李裔坦言，從一個從業(yè)者的角度來看，國內(nèi)機器人行業(yè)的未來發(fā)展前景是好的，由于政策比較扶持，近年來不少企業(yè)的產(chǎn)品已經(jīng)開始從融資導(dǎo)向轉(zhuǎn)為產(chǎn)品導(dǎo)向，“（將力量）聚焦在產(chǎn)品功能本身，針對性更強、創(chuàng)新性更好?！边@是一個值得肯定的現(xiàn)象。

但市場的問題不單單是技術(shù)高低所決定的。姚燕安強調(diào)，我們應(yīng)該清楚認識到，國外的工業(yè)機器人龍頭企業(yè)不僅有幾十年的技術(shù)沉淀，在行業(yè)內(nèi)也積累了大量的客戶資源。他們的技術(shù)中，有不少也已經(jīng)成為行業(yè)標(biāo)準，國產(chǎn)工業(yè)機器人幾年內(nèi)實現(xiàn)“彎道超車”的可能性不大。

“現(xiàn)階段，唯有加快產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，做好核心軟硬件攻堅，一步一個腳印，才是補足短板、提升競爭力的關(guān)鍵?！币ρ喟舱f道。

這個過程可能并不會一帆風(fēng)順，但卻是必不可少的。我們的企業(yè)要敢于面對，敢于“硬碰硬”，才可能有真正意義上的突破。