今年以來(lái)，隨著國(guó)家工信部等十七部門印發(fā)的《“機(jī)器人 +”應(yīng)用行動(dòng)實(shí)施方案》，以及上海經(jīng)信委等八部門印發(fā)的第一批《上海市智能機(jī)器人 標(biāo)桿企業(yè)與應(yīng)用場(chǎng)景推薦目錄》的陸續(xù)公布，標(biāo)志著中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)邁向了新的高質(zhì)量發(fā)展階段?！皺C(jī)器人 +”代表的是一種新的經(jīng)濟(jì)形態(tài)， 目標(biāo)是將 機(jī)器人的智能創(chuàng)新成果深度融合于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域之中，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人技術(shù)的價(jià)值最大化。在這一發(fā)展過程中，增強(qiáng)“機(jī)器人 +”應(yīng)用的基礎(chǔ)支撐 能力、構(gòu)建機(jī)器人產(chǎn)用協(xié)同創(chuàng)新體系、加快機(jī)器人應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研制與推廣等都是當(dāng)前十分緊迫的工作。

　　協(xié)作機(jī)器人成耀眼“明星”

　　由中國(guó)電子學(xué)會(huì)組織編寫的《中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告 (2022 年)》中指出， 2022 年全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 513 億美元，其中工業(yè)機(jī)器人為 195 億美元，服務(wù)機(jī)器人為 217 億美元，特種機(jī)器人為 101 億美元(如圖 1 所示) ，2017- 2022 年整體市場(chǎng)的平均增長(zhǎng)率達(dá)到 14%;隨著疫情在全球范 圍內(nèi)得到控制，機(jī)器人市場(chǎng)逐漸回暖，預(yù)計(jì)到 2024 年，全球 機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將突破 650 億美元。

　　2022 年，中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 174 億美元，其中，2022 年工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模 87 億美元，服務(wù)機(jī)器人 65 億美 元，特種機(jī)器人 22 億美元;預(yù)計(jì)到 2024 年，中國(guó)機(jī)器人市 場(chǎng)規(guī)模將超過 250 億美元，2022 年至 2024 年市場(chǎng)的年均增 長(zhǎng)率將達(dá) 21% 左右(圖 2)，發(fā)展速度要遠(yuǎn)高于全球平均水平。

　　回顧過去的三年， 新冠疫情席卷全球、世界政經(jīng)局勢(shì)巨變， 改變了人們的生產(chǎn)、生活方式，尤其是當(dāng)中國(guó)制造業(yè)現(xiàn)階段正 面臨人口紅利逐漸消退、制造業(yè)外遷等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之際，對(duì)于機(jī) 器人技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生了更為迫切的需求。從去年的市場(chǎng)狀況來(lái)看， 由于 3C 電子制造市場(chǎng)的低迷，使得小六軸機(jī)器人與 SCARA的市場(chǎng)應(yīng)用增速不及預(yù)期;但另一方面，伴隨著近期國(guó)內(nèi)新能 源汽車、鋰電池行業(yè)的高速發(fā)展，也相應(yīng)地帶動(dòng)了中大負(fù)載六 軸機(jī)器人的應(yīng)用增速。

　　另一個(gè)值得關(guān)注的現(xiàn)象是，協(xié)作型機(jī)器人以其自動(dòng)化實(shí) 現(xiàn)速度快、行業(yè)應(yīng)用范圍廣、無(wú)需專業(yè)編程等先天優(yōu)勢(shì)，日 益被市場(chǎng)寄予厚望，成為了當(dāng)前一顆閃閃發(fā)亮的“明星”。 根據(jù) Markets and Markets 發(fā)布的報(bào)告數(shù)據(jù)顯示， 全球協(xié)作 機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從 2022 年的 11 億美元增長(zhǎng)到 2028 年的 92 億美元， 期內(nèi)的復(fù)合年增長(zhǎng)率約為 41.5% 左右， 其中， 預(yù)計(jì)增長(zhǎng)速度最快的是負(fù)載 5-10 kg 的協(xié)作機(jī)器人細(xì)分應(yīng)用 市場(chǎng)。

　　顧名思義，協(xié)作機(jī)器人指的是一種能與人類在共同空間 工作、近距離互動(dòng)的機(jī)器人，2008 年，丹麥優(yōu)傲公司研制的 UR5 協(xié)作機(jī)器人正式交付使用，掀開了這類新型機(jī)器人應(yīng)用的開端，如今，它不僅被用于汽車制造、3C 電子、金屬加工 等工業(yè)領(lǐng)域，并且在物流倉(cāng)儲(chǔ)、零售服務(wù)以及教育科研等行業(yè) 中，也越來(lái)越多地出現(xiàn)協(xié)作機(jī)器人的身影。總體而言，編程簡(jiǎn) 單是協(xié)作機(jī)器人的一大核心優(yōu)勢(shì)，只需要通過對(duì)用戶友好的軟 件和移動(dòng)應(yīng)用程序，便可學(xué)習(xí)新的動(dòng)作，因此安裝調(diào)試方便， 且對(duì)操作者的專業(yè)度要求不高;此外， 成本較低、回本周期短、 ROI 投資回報(bào)率高、部署靈活、柔性度高、安全可靠等等，都 是這類機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中的顯著特點(diǎn)。目前，除了優(yōu)傲、安 川、ABB、發(fā)那科、庫(kù)卡等國(guó)際知名大廠已推出了有代表性的 協(xié)作機(jī)器人系列之外， 中國(guó)本土也涌現(xiàn)出節(jié)卡、艾利特、珞石、 遨博、越疆等一批優(yōu)秀的協(xié)作機(jī)器人企業(yè)，整體市場(chǎng)正迅速朝 著 AI 人工智能化、力控技術(shù)柔順控制等方向演進(jìn)。

　　核心部件廠商密集擴(kuò)產(chǎn)

　　根據(jù)相關(guān)資料顯示，減速器、伺服電機(jī)、中空力矩電機(jī)、 控制器、傳感器、編碼器及末端執(zhí)行器等關(guān)鍵零部件在機(jī)器人 整體成本中的占比約為 70% 左右，目前國(guó)內(nèi)減速器市場(chǎng)規(guī)模 約為 80 億元，其中諧波減速器的市場(chǎng)規(guī)模約 30 億元，RV 減 速器市場(chǎng)約為 50 億元;伺服系統(tǒng)的整體市場(chǎng)規(guī)模約為 280 億 元，工業(yè)機(jī)器人用伺服市場(chǎng)的規(guī)模約為 30 億元;工業(yè)機(jī)器人 控制器的市場(chǎng)規(guī)模約 15 億元。

　　從去年開始，在整體機(jī)器人產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的形勢(shì)下，部 分國(guó)內(nèi)外核心零部件廠商也紛紛加快了產(chǎn)能擴(kuò)展的步伐。例 如， 據(jù)日經(jīng)中文網(wǎng)報(bào)導(dǎo)，日本電產(chǎn)宣布在 2022 年度內(nèi)把小 型減速器的產(chǎn)能提高到原來(lái)的近 3 倍， 小型減速器是手臂型工 業(yè)機(jī)器人的主要部件，據(jù)悉，公司正在菲律賓建設(shè)新廠房，同 時(shí)，為了擴(kuò)大市場(chǎng)份額，日本電產(chǎn)新寶還開發(fā)出了一款將過去 外置于減速器的扭矩傳感器做成片狀內(nèi)置其中的新型減速器。

　　今年三月，綠地諧波宣布將在上海成立機(jī)器人新公司，注 冊(cè)資本 100 萬(wàn)元;中大力德計(jì)劃在泰國(guó)投資設(shè)立孫公司，主 要從事減速電機(jī) / 減速器的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及咨詢服務(wù)、進(jìn) 出口等。而早在去年 6 月份，安川電機(jī)建在江蘇省常州市的新 工廠已順利竣工投產(chǎn)，據(jù)介紹，該工廠主要生產(chǎn)安裝在工業(yè)機(jī) 器人控制面板上的電子零部件，以及伺服電機(jī)和逆變器零部件 等。匯川技術(shù)在岳陽(yáng)基地的項(xiàng)目預(yù)計(jì)將在今年 4 月份試生產(chǎn)， 建成后將形成年產(chǎn) 1100 萬(wàn)套伺服電機(jī)及相關(guān)零部件的產(chǎn)能， 同時(shí)公司在南京的新工廠定位為精密機(jī)械制造基地，主要涉及 工業(yè)機(jī)器人、工業(yè)軟件、絲杠、數(shù)字化以及研發(fā)等業(yè)務(wù)板塊，

　　并將整合工業(yè)視覺和圖像、磁懸浮高速電機(jī)、自動(dòng)化等板塊業(yè) 務(wù)，預(yù)計(jì)達(dá)產(chǎn)后，年產(chǎn) 28 萬(wàn)套精密絲桿、12 萬(wàn)套機(jī)器人。

　　核心零部件的技術(shù)性能在機(jī)器人系統(tǒng)中的作用也越來(lái)越被 重視，在國(guó)家制定的《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中， 詳細(xì)地指明了各重要零部件未來(lái)的技術(shù)攻關(guān)方向：

　　? 高性能減速器：研發(fā) RV 減速器和諧波減速器的先進(jìn)制 造技術(shù)和工藝，提高減速器的精度保持性(壽命)、可靠性， 降低噪音，實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn);研究新型高性能精密齒輪傳動(dòng)裝置 的基礎(chǔ)理論，突破精密 / 超精密制造技術(shù)、裝配工藝，研制新 型高性能精密減速器;

　　? 高性能伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：優(yōu)化高性能伺服驅(qū)動(dòng)控制、伺服 電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、自整定等技術(shù)，研制高精度、高 功率密度的機(jī)器人專用伺服電機(jī)及高性能電機(jī)制動(dòng)器等核心部 件;

　　? 智能控制器：研發(fā)具有高實(shí)時(shí)性、高可靠性、多處理器 并行工作或多核處理器的控制器硬件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊 化、網(wǎng)絡(luò)化;突破多關(guān)節(jié)高精度運(yùn)動(dòng)解算、運(yùn)動(dòng)控制及智能運(yùn) 動(dòng)規(guī)劃算法，提升控制系統(tǒng)的智能化水平及安全性、可靠性和 易用性;

　　? 智能一體化關(guān)節(jié)：研制機(jī)構(gòu) / 驅(qū)動(dòng) / 感知 / 控制一體化、 模塊化機(jī)器人關(guān)節(jié)，研發(fā)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、高精度諧波傳動(dòng)動(dòng)態(tài) 補(bǔ)償、復(fù)合型傳感器高精度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)融合、模塊化一體化集成 等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)通信、關(guān)節(jié)力 / 力矩保護(hù)等功能;

　　? 新型傳感器：研制三維視覺傳感器、六維力傳感器和關(guān) 節(jié)力矩傳感器等力覺傳感器、大視場(chǎng)單線和多線激光雷達(dá)、智 能聽覺傳感器以及高精度編碼器等產(chǎn)品，滿足機(jī)器人智能化發(fā) 展需求;

　　? 智能末端執(zhí)行器：研制能夠?qū)崿F(xiàn)智能抓取、柔性裝配、 快速更換等功能的智能靈巧作業(yè)末端執(zhí)行器，滿足機(jī)器人多樣 化操作需求。

　　新型核心部件創(chuàng)新不斷

　　在移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域，針對(duì)物流倉(cāng)儲(chǔ) AGV(Automated Guided Vehicle)的應(yīng)用特點(diǎn)，集成化伺服輪是現(xiàn)階段的一個(gè) 主要開發(fā)趨勢(shì)。

　　例如，步科自動(dòng)化新推出的 600 公?以下負(fù)載移動(dòng)機(jī)器 ???專? iWMC 集成式動(dòng)?伺服輪，采用?集成化設(shè)計(jì)， 驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、減速機(jī)、輪?四?部件一體化，結(jié)構(gòu)緊湊，有

　　利于?體?型化;安裝精度?，提?了??控制精度;外部只 有電源與通信線纜，抗?擾性好，提?了整?系統(tǒng)的穩(wěn)定性、 可靠性。

　　偉創(chuàng)電氣開發(fā)的 V7R 系列伺服減速電機(jī)同樣采用一體化 設(shè)計(jì)， 減速機(jī)與電機(jī)精密配合， 實(shí)現(xiàn)更可靠、精度更高的控制， 相比于傳統(tǒng)的分體式搭配，具備短機(jī)身、精度高、可靠性好等 特點(diǎn)，安裝簡(jiǎn)易，可用于激光切割、手持工具、木工雕刻、物 流倉(cāng)儲(chǔ) AGV 自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車等行業(yè)。

　　另外將動(dòng)力裝置和傳動(dòng)裝置整合在一起的輪轂電機(jī)也逐漸 被引入這一專業(yè)領(lǐng)域。如和利時(shí)電機(jī)為快倉(cāng)“青鸞”量身定做 的 10530NE 伺服電動(dòng)輪， 就屬于一種直驅(qū)低壓伺服輪轂電機(jī)， 其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)是省去了傳統(tǒng)電機(jī)必配的減速器，令機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了 低噪音、低故障率、低成本、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，且車身小巧， 大幅度提升了設(shè)備空間利用率，使得“青鸞”整車成本及生產(chǎn) 組裝成本大大降低。和利時(shí)電機(jī)公司還為小型清潔機(jī)器人量身 打造了 7030 系列、8030 系列低壓伺服電動(dòng)輪，該電機(jī)及外 輪一體化設(shè)計(jì)， 具有伺服電機(jī)高精度、高響應(yīng)速度等優(yōu)良特性， 不需要減速箱，且安裝方便。

　　在驅(qū)控一體化的探索上，上海新時(shí)達(dá)機(jī)器人開發(fā)的集中式 機(jī)器人智能伺服驅(qū)動(dòng)器，是集伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、機(jī)器人控制技術(shù) 于一體的多軸驅(qū)控系統(tǒng)，通過集中式驅(qū)動(dòng)控制，除去了接線麻 煩、避免了信號(hào)干擾，可大幅提高機(jī)器人的集成化程度，提高 了機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性，相對(duì)傳統(tǒng)機(jī)器人控制器與伺服驅(qū)動(dòng)器 組合系統(tǒng)，具有低成本、高集成度、高性能等優(yōu)勢(shì)，提升了機(jī) 器人控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的技術(shù)水平， 促進(jìn)了上下游產(chǎn)業(yè)鏈的蓬勃發(fā)展，使機(jī)器人本體的精度、節(jié)拍 都有大幅的提升，從而使得機(jī)器人的應(yīng)用從簡(jiǎn)單的搬運(yùn)、上下 料，向弧焊、噴涂、裝配等高端應(yīng)用拓展礎(chǔ)。

　　力控功能是協(xié)作機(jī)器人的重中之重， 目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的力 感知方式包括： (扭矩)電流環(huán)感知、扭矩傳感器感知、六維 力傳感器感知，以及柔性電子皮膚力感知等。

　　基于關(guān)節(jié)扭矩傳感器的力控協(xié)作機(jī)器人是近年來(lái)比較熱門 的一類產(chǎn)品，它由扭矩傳感器與電機(jī)(帶多圈編碼器、單圈絕 對(duì)值編碼器)、減速器等構(gòu)成柔性關(guān)節(jié)(見圖 4) ，扭矩傳感 器基于集成的 MEMS 稱重傳感器，可以將機(jī)械扭矩轉(zhuǎn)換為與 施加的扭矩成正比的數(shù)字輸出信號(hào)，用以監(jiān)測(cè)協(xié)作機(jī)器人上各 種旋轉(zhuǎn)樞軸點(diǎn)的機(jī)械扭矩，具有更高的精度和反饋頻率，并可 提高協(xié)作機(jī)器人的安全性和可靠性，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的柔順控制，在精密裝配、打磨、手術(shù)、按摩等場(chǎng)景都有應(yīng)用。

　　另一種基于六維力傳感器的力感知協(xié)作機(jī)器人，原理是利 用外裝于機(jī)械臂末端或底座的六維力傳感器來(lái)感知外界環(huán)境， 具有較高的測(cè)量精度。艾利特新出品的 CS66F 力控協(xié)作機(jī)器 人就是其中的代表產(chǎn)品之一，借助工具端法蘭內(nèi)的六維力 / 力 矩傳感器，CS66F 協(xié)作機(jī)器人能提供 150N、10Nm 的力 / 力 矩量程，綜合準(zhǔn)度 2%，精度 0.5%，相比依靠關(guān)節(jié)電流進(jìn)行 力檢測(cè)的形式，機(jī)器人工具端力 / 力矩檢測(cè)精度可提高 1 個(gè)數(shù) 量級(jí)以上，并且工具法蘭內(nèi)置姿態(tài)和加速度傳感器，通過傳感 器融合算法實(shí)現(xiàn)負(fù)載運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償，進(jìn)一步提高了機(jī)器人加減速 和振動(dòng)工況下的力 / 力矩檢測(cè)精度。

　　ChatGPT 引爆服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)開發(fā)

　　2023 年，市場(chǎng)最熱的話題莫過于美國(guó)人工智能研究實(shí)驗(yàn) 室 OpenAI 開發(fā)的全新聊天機(jī)器人模型——ChatGPT， 它能 夠通過學(xué)習(xí)和理解人類的語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行對(duì)話，還能根據(jù)聊天的上 下文進(jìn)行互動(dòng)，并協(xié)助人類完成一系列任務(wù)。有觀點(diǎn)提出機(jī)器 人是人工智能未來(lái)的終極入口，這一類 AI 語(yǔ)言模型，將為服 務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景開發(fā)提供更強(qiáng)有力的人工智能技術(shù)支撐。

　　三月中旬，百度公司正式發(fā)布了大語(yǔ)言模型、生成式 AI 產(chǎn)品“文心一言”(英文名： ERNIE Bot) ，這也是國(guó)內(nèi)第一 個(gè)對(duì)標(biāo) ChatGPT 的語(yǔ)言模型，旋即已有超過 600 多家企業(yè)宣布加入百度“文心一言”生態(tài)圈建設(shè)，其中也包括一些服務(wù)機(jī) 器人企業(yè)。例如，創(chuàng)澤智能機(jī)器人計(jì)劃把百度領(lǐng)先的智能對(duì)話 技術(shù)成果應(yīng)用在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，通過百度智能云全面體驗(yàn)并 接入“文心一言”的能力;麥巖智能將會(huì)把“文心一言”的強(qiáng) 大功能用于其“極光壹號(hào)”系列商用清潔機(jī)器人上，以實(shí)現(xiàn)更 加先進(jìn)和高效的人機(jī)交互及環(huán)境交互方式;鯨啟智能將全面接 入百度“文心一言”的智能化能力，雙方在智能服務(wù)機(jī)器人聚 焦語(yǔ)音交互場(chǎng)景的產(chǎn)業(yè)深度服務(wù)方面進(jìn)行合作，打造“更加智 能”的服務(wù)機(jī)器人。

　　根據(jù)中國(guó)電子學(xué)會(huì)組編制的《中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告 (2022 年)》顯示，至 2024 年，全球服務(wù)機(jī)器人的市場(chǎng)規(guī)模將有望增長(zhǎng)到 290 億美元(見圖 4) ，中國(guó)服務(wù)機(jī)器人的市 場(chǎng)規(guī)模將突破 100 億美元，市場(chǎng)潛力和發(fā)展空間巨大。服務(wù) 機(jī)器人對(duì)于人機(jī)交互、環(huán)境交互功能有著嚴(yán)苛的要求，大語(yǔ)言 模型、生成式 AI 技術(shù)將大幅提升服務(wù)機(jī)器人的感知、計(jì)算、 執(zhí)行能力，使其更加智能化、精準(zhǔn)化和柔性化，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用 場(chǎng)景的開拓是一劑強(qiáng)而有力的強(qiáng)心劑。