【儀表網(wǎng) 儀表下游】近年來，先進(jìn)制造、智能制造等話題逐漸成為全球的焦點(diǎn)。2021年10月6日，香港特首林鄭月娥在《行政長(zhǎng)官2021年施政報(bào)告》中提出“令再工業(yè)化植根香港，使創(chuàng)科成為香港新經(jīng)濟(jì)動(dòng)力”，并提出期望在香港打造兩個(gè)先進(jìn)制造中心的愿景。10月13日，廣東省印發(fā)《廣東省科技創(chuàng)新“十四五”規(guī)劃》，明確提出粵港澳大灣區(qū)國家技術(shù)創(chuàng)新中心建設(shè)計(jì)劃，“以智能制造與裝備等為主攻方向，突破“卡脖子”技術(shù)，鍛造“長(zhǎng)板”技術(shù)，打造全鏈條產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”，通過先進(jìn)制造技術(shù)為新興產(chǎn)業(yè)壯大、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)以及未來產(chǎn)業(yè)布局提供強(qiáng)力支撐。上述政策的出臺(tái)為中國傳統(tǒng)制造業(yè)的升級(jí)、尋求新的動(dòng)能打下了良好的基礎(chǔ)與鋪墊，進(jìn)一步將“中國制造”向“中國智造”方向推進(jìn)。
 

　　隨著國內(nèi)制造業(yè)的逐漸轉(zhuǎn)型，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)化的需求開始從單機(jī)設(shè)備轉(zhuǎn)向全自動(dòng)設(shè)備、全自動(dòng)生產(chǎn)線，并提出了對(duì)全自動(dòng)化生產(chǎn)線柔性化的需求。柔性化需求的出現(xiàn)使得調(diào)整能力差、智能化程度低的傳統(tǒng)機(jī)器人逐漸不適應(yīng)產(chǎn)線，并誕生了適應(yīng)柔性制造的智能協(xié)作機(jī)器人。靈活、安全、小巧的智能協(xié)作機(jī)器人不僅能滿足企業(yè)柔性化的生產(chǎn)需求，還解決了傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人投資規(guī)模大、投資回報(bào)期長(zhǎng)、靈活度有限等問題，讓不同規(guī)模的企業(yè)都能輕松實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化，加速“智能制造”的普及和落地。
 

　　當(dāng)今世界，各主要發(fā)達(dá)國家都在競(jìng)相開發(fā)和改進(jìn)新技術(shù)，讓智能制造技術(shù)應(yīng)用更廣泛，以獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。伴隨著智能制造時(shí)代的到來，柔性制造系統(tǒng)應(yīng)用將日益廣泛，智能協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)必將成為行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。
 

　　很難想象會(huì)出現(xiàn)這樣的場(chǎng)景：在一個(gè)工作平臺(tái)上，一邊是工人，一邊是機(jī)器人，他們配合嫻熟、交流順暢，像一對(duì)合作多年的搭檔，親密交流、高效作業(yè)。協(xié)作機(jī)器人的出現(xiàn)正在讓這一切成為可能，小巧玲瓏的協(xié)作機(jī)器人克服了傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的笨重遲鈍，使得機(jī)器人也能從“牢籠[ 這里主要是指?jìng)鹘y(tǒng)工業(yè)機(jī)器人在工作時(shí)需要進(jìn)行安全防護(hù)，一般會(huì)用防護(hù)網(wǎng)將一個(gè)個(gè)機(jī)器人隔離開來，與工作人員保持一定的安全距離。]”中走向人類世界，尤其是新一代的智能協(xié)作機(jī)器人還能成為人類的得力助手。
 

　　一、五大優(yōu)勢(shì)讓協(xié)作機(jī)器人與眾不同
 

　　協(xié)作機(jī)器人是指被設(shè)計(jì)成可以在協(xié)作區(qū)域內(nèi)與人直接進(jìn)行交互的機(jī)器人。就其工作模式而言，協(xié)作機(jī)器人有人機(jī)協(xié)作、人機(jī)配合以及單獨(dú)作業(yè)三種工作模式，單獨(dú)作業(yè)時(shí)機(jī)器人與人相隔一定距離，與工業(yè)機(jī)器人的工作模式相似；人機(jī)配合時(shí)機(jī)器人與人執(zhí)行不同工作任務(wù)；人機(jī)協(xié)作是目前應(yīng)用最廣泛的工作模式，需要機(jī)器人與工作人員進(jìn)行動(dòng)態(tài)交流互動(dòng)，達(dá)到提質(zhì)、增效、降本的目的。
 

　　供給側(cè)改革正在向需求側(cè)改革遞進(jìn)，以“小批量、多品種、定制化”為特點(diǎn)的新需求趨勢(shì)正在取代單一化、規(guī)?；枨螅瑢?duì)機(jī)器人的靈活性要求更高，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人越來越難以適應(yīng)這一市場(chǎng)需求，尤其是對(duì)于中小企業(yè)來說，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人高昂的成本和復(fù)雜的操作往往讓中小企業(yè)望而卻步。協(xié)作機(jī)器人具備靈活部署、投資回收快、安全性高等優(yōu)勢(shì)，能夠更好滿足新市場(chǎng)新需求。
 

　　與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相比，協(xié)作機(jī)器人具備五大優(yōu)勢(shì)：
 

　　(一)靈活、方便、體型小，柔性生產(chǎn)不可少
 

　　柔性化生產(chǎn)需要機(jī)器人能夠靈活部署，并適應(yīng)多品種的生產(chǎn)需求。浙江大學(xué)熊蓉教授在一次研討會(huì)上曾經(jīng)指出“協(xié)作機(jī)器人由于方便示教便于安裝等特性，使其能快速適應(yīng)各類生產(chǎn)需求，從人機(jī)協(xié)作產(chǎn)線到純粹無人自動(dòng)化產(chǎn)線，尤其在汽車產(chǎn)線已經(jīng)大量使用。”
 

　　傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的部署涉及到生產(chǎn)線的自動(dòng)化改造、機(jī)器人外圍支持設(shè)備的設(shè)計(jì)等多種工作，至少需要一周甚至更多的時(shí)間。協(xié)作機(jī)器人結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，體積更小、質(zhì)量更輕，市場(chǎng)上主流協(xié)作機(jī)器人自重一般在數(shù)千克到數(shù)十千克不等，僅為傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人自重的1/10或更低，可多角度、多位置靈活快捷部署。
 

　　(二)簡(jiǎn)單便捷易上手，降本增效小能手
 

　　傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人除需要進(jìn)行安裝之外，還需對(duì)機(jī)器人進(jìn)行特定的配置和編程，往往需要系統(tǒng)集成商針對(duì)客戶生產(chǎn)特點(diǎn)制定相應(yīng)解決方案，大大增加客戶使用成本。而企業(yè)關(guān)心的是“高效、快捷、方便、實(shí)惠”，相比傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，協(xié)作機(jī)器人易于編程，且具備手動(dòng)引導(dǎo)功能，企業(yè)可自行安裝，并通過簡(jiǎn)單的培訓(xùn)即可自行操作使用。
 

　　(三)人機(jī)協(xié)作很“親密”，國際標(biāo)準(zhǔn)安全行
 

　　由于無法保障操作人員的安全，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人一般會(huì)被隔離開來獨(dú)立工作，人機(jī)之間交互較少甚至零交互。而協(xié)作機(jī)器人在安全方面更有保障，國際標(biāo)準(zhǔn)EN ISO 10218對(duì)啟動(dòng)人機(jī)協(xié)作的安全性方面制定了四個(gè)明確的要求：
 

　　相比傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，協(xié)作機(jī)器人一般安裝有力反饋和碰撞檢測(cè)等應(yīng)用，一旦協(xié)作機(jī)器人在工作過程中與人發(fā)生接觸，會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，可避免或減輕對(duì)工作人員造成傷害，協(xié)作機(jī)器人在安全性能方面的終極追求是對(duì)人零傷害。
 

　　(四)投資回收期很短，回本快，效益漲
 

　　工業(yè)機(jī)器人的投資成本包括機(jī)器購買價(jià)格和部署成本，以高負(fù)載能力為例，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人價(jià)格一般在30-40萬元之間，由于在大規(guī)模生產(chǎn)線上進(jìn)行部署，項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間少則幾周多則幾個(gè)月，有時(shí)甚至需要停工停產(chǎn)，投資回收期一般需要幾年的時(shí)間。
 

　　協(xié)作機(jī)器人價(jià)格較低，約為十幾二十萬元不等，協(xié)作機(jī)器人部署時(shí)間一般數(shù)天或一周時(shí)間，投資回收也在一年以內(nèi)，對(duì)于中小企業(yè)來說，能夠更快實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。
 

　　(五)智能人機(jī)協(xié)作，“電子工友”不僅是機(jī)器換人
 

　　機(jī)器人永不疲倦，協(xié)作機(jī)器人可以重復(fù)執(zhí)行簡(jiǎn)單動(dòng)作而不會(huì)降低工作質(zhì)量，其工作精度可將故障和產(chǎn)品缺陷的可能性降低到幾乎為0，在保證工作質(zhì)量的同時(shí)大大提升工作效率。
 

　　智能化協(xié)作機(jī)器人還可通過自身攜帶的攝像頭對(duì)成品零件、精密加工件等進(jìn)行快速自動(dòng)化檢測(cè)并迅速獲得檢測(cè)結(jié)果，保障企業(yè)產(chǎn)品的高質(zhì)量生產(chǎn)。
 

　　隨著協(xié)作機(jī)器人技術(shù)的愈加成熟，其相對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)也將更加凸顯，尤其是智能技術(shù)的加持將推動(dòng)傳統(tǒng)協(xié)作機(jī)器人向智能協(xié)作機(jī)器人演變。智能協(xié)作機(jī)器人將更加重視機(jī)器人與人之間的深度互動(dòng)、實(shí)時(shí)交互，在未來的工作場(chǎng)景中，機(jī)器人可迅速對(duì)工作人員的指令(包括口頭、動(dòng)作等)做出應(yīng)變，并能與人以及其他機(jī)器人進(jìn)行深度交流學(xué)習(xí)，大幅度提高生產(chǎn)效率。
 

　　二、發(fā)展動(dòng)能十足，協(xié)作機(jī)器人行業(yè)喜迎“春天”
 

　　(一)黨和國家高度重視發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)
 

　　機(jī)器人是未來智能世界的基石，是制造業(yè)向自動(dòng)化、智能化轉(zhuǎn)型的核心驅(qū)動(dòng)力，黨和國家高度重視機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)政策。
 

　　2015年，國務(wù)院出臺(tái)的《中國制造2025》明確了制造升級(jí)的發(fā)展方向，工業(yè)機(jī)器人是重中之重。2017年發(fā)改委頒布《增強(qiáng)制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力三年行動(dòng)計(jì)劃(2018-2020年)》，計(jì)劃八大重點(diǎn)領(lǐng)域中包含智能機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，重點(diǎn)開發(fā)基礎(chǔ)性、關(guān)聯(lián)性、開放性的機(jī)器人操作系統(tǒng)等關(guān)鍵共性技術(shù)。
 

　　2019年，發(fā)改委制定《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》，在鼓勵(lì)類產(chǎn)業(yè)機(jī)械部分增加“機(jī)器人用關(guān)鍵零部件：高精密減速器、高性能伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器、全自主編程等高性能控制器、傳感器、末端執(zhí)行器等”“工業(yè)機(jī)器人RV 減速機(jī)諧波減速機(jī)軸承”等內(nèi)容。2020年發(fā)改委出臺(tái)的《關(guān)于支持民營企業(yè)加快改革發(fā)展與轉(zhuǎn)型升級(jí)的實(shí)施意見》明確提出實(shí)施機(jī)器人及智能裝備推廣計(jì)劃。
 

　　2021年，“智能制造與機(jī)器人技術(shù)”被寫入“十四五”規(guī)劃，列為制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力提升的8項(xiàng)重大專項(xiàng)技術(shù)之一。
 

　　機(jī)器人產(chǎn)業(yè)扶持政策的不斷出臺(tái)為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了良好的外部條件，協(xié)作機(jī)器人將在工業(yè)4.0時(shí)代背景下的智能制造中迎來更大發(fā)展契機(jī)。
 

　　(二)成本下降、“機(jī)器替人”雙重疊加
 

　　一是協(xié)作機(jī)器人價(jià)格愈加“親民”。市場(chǎng)發(fā)展初期，由于核心零部件受國外廠商制約，協(xié)作機(jī)器人的市場(chǎng)價(jià)格普遍超過20萬元/臺(tái)，令不少中小企業(yè)“望而卻步”，近年來隨著協(xié)作機(jī)器人技術(shù)的日益成熟及核心零部件的國產(chǎn)化替代，國內(nèi)協(xié)作機(jī)器人的市場(chǎng)價(jià)格變得逐漸“親民”，極大降低了中小企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)門檻，拓展了協(xié)作機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。
 

　　二是“機(jī)器替人”優(yōu)勢(shì)逐步凸顯。隨著我國適齡勞動(dòng)力人口數(shù)量的不斷減少，人力成本開始逐年提升，人口紅利取得的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)開始逐漸消失。近年來，人工成本的逐年上升以及協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)價(jià)格的下探使得兩者之間的成本差距進(jìn)一步擴(kuò)大，使用協(xié)作機(jī)器人替換人工的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步凸顯。2019年，協(xié)作機(jī)器人單位小時(shí)成本僅有6.80元/小時(shí)，而人工成本已經(jīng)上升至32.33元/小時(shí)。
 

　　(三)安全生產(chǎn)容不得半點(diǎn)兒馬虎
 

　　自工業(yè)機(jī)器人誕生應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)之日起，工業(yè)機(jī)器傷人的事件就不曾斷絕，根據(jù)美國OSHA一項(xiàng)報(bào)告顯示，1984-2017年發(fā)生了38起與機(jī)器人相關(guān)的事故，其中有27起導(dǎo)致工人死亡。協(xié)作機(jī)器人不同于傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人，其在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上是更為本質(zhì)、更為高級(jí)、更為安全的協(xié)作方式—Power and force limiting(功率和力限制)，本身就從功率和力方面對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了限制(傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的功率高達(dá)數(shù)千瓦，而協(xié)作機(jī)器人的功率只有百瓦左右)，從根源上避免傷害事件的發(fā)生。
 

　　三、核心零部件“卡脖子”，但下游應(yīng)用前景廣闊
 

　　協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈包括上游核心零部件供應(yīng)商、中游機(jī)器人本體供應(yīng)商及下游系統(tǒng)集成供應(yīng)商。
 

　　協(xié)作機(jī)器人作為工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)分支，二者產(chǎn)業(yè)鏈大多相同，但也有差異。差異主要表現(xiàn)在上游材料方面，工業(yè)機(jī)器人的上游一般是控制器、傳感器、減速器和伺服電機(jī)等，而協(xié)作機(jī)器人的上游零部件則更精細(xì)化，涉及的零部件也更多一些。
 

　　(一)上游零部件“受制于人”局面逐步緩解
 

　　協(xié)作機(jī)器人上游核心零部件主要包括中空直流電機(jī)、安全控制器、力矩傳感器、減速器、制動(dòng)器、編碼器等。我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)起步較晚，趙杰[ 趙杰，哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所所長(zhǎng)、機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、原哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院院長(zhǎng)。]表示，目前機(jī)器人行業(yè)仍然有多項(xiàng)被卡脖子，內(nèi)容涵蓋核心部件、芯片、軟件、工藝、系統(tǒng)等多方面。尤其在伺服電機(jī)、減速器和控制器三大核心零部件方面，國外廠商幾乎占據(jù)近九成市場(chǎng)份額。
 

　　近年來，隨著國產(chǎn)廠商在技術(shù)研發(fā)的持續(xù)投入，國內(nèi)協(xié)作機(jī)器人廠商技術(shù)日益成熟，部分核心零部件正在逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，已經(jīng)有越來越多的協(xié)作機(jī)器人廠商開始嘗試應(yīng)用國產(chǎn)零部件，其中不乏優(yōu)傲這樣的外資廠商，已經(jīng)大批量采用國內(nèi)廠商綠的諧波的減速器。同時(shí)，還有以大族機(jī)器人為代表的部分廠商基于自身技術(shù)積累，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)核心零部件的完全自主研發(fā)?？偟脕砜矗瑓f(xié)作機(jī)器人核心零部件的國產(chǎn)替代進(jìn)程正在提速，國產(chǎn)技術(shù)水平日益提升。
 

　　(二)中游本體及系統(tǒng)集成商入局者增加
 

　　中游本體是指協(xié)作機(jī)器人本體、機(jī)械臂制造，系統(tǒng)集成主要是指協(xié)作機(jī)器人本體與噴涂、上下料、裝配等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的集成應(yīng)用，綜合解決方案供應(yīng)商主要以本體制造商為主。
 

　　隨著2013年中國協(xié)作機(jī)器人行業(yè)的開啟，以本體制造為主要業(yè)務(wù)的廠商不斷增多，遨博、大族機(jī)器人、節(jié)卡等新興本體制造商的布局，也吸引新松等一大批傳統(tǒng)機(jī)器人公司的加入，目前，行業(yè)企業(yè)數(shù)量保持穩(wěn)定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，據(jù)高維咨詢統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，2020年，中國協(xié)作機(jī)器人廠商已經(jīng)達(dá)到70余家，在未來的1-2年內(nèi)有望突破100家。
 

　　(三)下游應(yīng)用場(chǎng)景不斷豐富
 

　　不僅是在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人在人工智能的帶動(dòng)下，還可以在國防、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用，催生新的業(yè)態(tài)和商業(yè)模式，引發(fā)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的深刻變革。作為工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的分支之一，協(xié)作機(jī)器人憑借其靈活、便捷、安全、高效的優(yōu)勢(shì)，其創(chuàng)新應(yīng)用模式不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用場(chǎng)景日益多元化。