机器人行业深研究:“机器人+”大时代加速来临产业链繁荣可期

从全球范围来看,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,已成为全球新一轮科技和产业革命的重 要切入点。在人工智能、硬件、网络、云计算等技术融合发展下,机器人智能化、柔性化 程度不断提高,对场景的自适应能力越来越强,机器人在各领域加速渗透,“机器人+”大 时代有望来临。

据国际标准化组织(ISO),将机器人定义为:具有一定程度的自主能力,可在其环境内运 动以执行预期任务的可编程执行机构。据国际机器人联盟(IFR)划分标准,机器人一般 分为工业机器人和服务机器人,工业机器人一般用于制造业生产环境,而服务机器人一般 用于生活等非制造业环境,并且分为个人/家用服务机器人及专业服务机器人。中国电子 学会结合中国机器人产业发展特性,将机器人分为工业机器人、服务机器人、特种机器人 三类,本文以此为划分标准。

我们正生活在一个历史性变革的时代,随着全球逐渐走出疫情以及劳动力持续短缺,机器 人在制造业、仓储运输、医疗康复、应急救援领域不断深入拓展,全球机器人市场持续高 增长。根据 IFR 统计数据,预计 2022 年全球工业机器人、服务机器人、特种机器人市场 规模约 195 亿美元、217 亿美元、101 亿美元,机器人市场规模合计约 513 亿美元,同比增长 19.6%,2017-202 复合增长达 14.7%。其中,中国市场快速发展,预计 2022 年占 全球机器人市场比重约 34%、市场规模达 174 亿美元。

人口老龄化加剧使得全球劳动力持续短缺。伴随着全球主要经济体的持续的低出生率(每 位妇女生育

人工智能时代已经来临。人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、 方法、技术及应用系统的一门新的技术科学;第一次被提出是在 1956 年达特茅斯夏季人 工智能研究会议上,当时的科学家主要讨论了计算机科学领域尚未解决的问题,期待通过 模拟人类大脑的运行,解决一些特定领域的具体问题。目前,StuartRussell 与 PeterNorvig 在《人工智能:一种现代的方法》一书中的定义较为准确:人工智能是有关 “智能主体(Intelligentagent)的研究与设计”的学问,“智能主体”是指一个可以观察周 遭环境并做出行动以达致目标的系统。随着摩尔定律的失效和信息技术红利彻底用尽,加 上疫情黑天鹅影响,全球 GDP 衰退,引发并加剧了全球地缘政治和军事冲突,开始向逆全 球化发展。其实,我们正处于传统信息技术时代的黄昏,和人工智能时代的黎明,未来人 工智能有望成为推动全球经济体量再上新台阶的新技术。

智能机器人是人工智能和机器人技术之间的桥梁。人工智能这使得机器人不仅可以完成日 常任务,还可以完成更多需要更多“智能”的复杂任务。在智能化加持下,机器人的外延 及边界已被数倍扩大,新物种的诞生及传统设备的智能化将共同驱动“机器人”产业十倍 及百倍增长。面对人类对于物质及精神永不停止的需求增长,相对于元宇宙,机器人将会 是“现实宇宙”中的重要供给方案。

机器人为人工智能核心载体,将拥有较为广泛的产业应用,人工智能使得机器人向智能化、 多场景方向发展。传统机器人无法实现软件算法在线升级,智能化机器人能够通过软件算 法的迭代持续提升性能;这让机器人的能力理论上是没有上限的;并且随着机器人应用规 模增大,机器人算法迭代越完善,机器人的智能化程度也会越高,机器人的可适用的场景 及价值将会指数增加。与此同时,在信息技术、材料技术、传感技术等多技术融合创新驱 动下,机器人将会是人工智能技术全面爆发的重要变量,逐渐进入颠覆式的阶段,成为一 个集大数据、云计算、人工智能为一体的产品,未来在更多的应用场景加速应用,“机器 人+”时代来临。

机器人集现代制造技术、新型材料技术和信息控制技术为一体,是智能制造的代表性产品, 其研发、制造、应用成为衡量一个国家科技创新和制造业水平的重要标志,引起了世界制 造强国的高度重视。基本上,每个国家都计划和分配一些具体预算投资机器人技术以支持 工业和社会的发展,因而形成了自上而下的政策支持体系,产生了一系列区域集群效应, 有效地推动了行业的快速发展。

2023 年 1 月 19 日,我国工信部等十七部门印发《“机器人+”应用行动实施方案》。到 2025 年,制造业机器人密度较 2020 年实现翻倍,服务机器人、特种机器人行业应用深度和广 度显著提升;方案指出,将聚焦 10 大应用重点领域:(1)经济发展领域,包括制造业、 农业、建筑、能源、商贸物流。(2)社会民生领域,包括医疗健康、养老服务、教育、商 业社区服务、安全应急和极限环境应用,加快推进机器人应用拓展,为经济社会发展注入 强劲动能。

人形机器人起步于 1960 年代后期,以日本的研究成果最为瞩目。1973 年日本早稻田大学 的加藤一郎教授研发出世界上第一款人形机器人 WABOT-1 的 WL-5 号两足步行机,严格讲 类属于仿生机械,是人形机器人的雏形。1986 年日本本田开始进行人形机器人 ASIMO 的 研究,并成功于2000年发布第一代机型。2021年日本丰田推出第四代家务机器人Busboy, 运用了更高级的 AI 和机器学习技术,被设计应用于解决老年家庭的家务问题。 2022 年 8 月,小米首款全尺寸人形仿生机器人 CyberOne 正式亮相。,CyberOne 身高 177 厘米,体重 52 公斤,其拥有聪明的大脑:能感知 45 种人类语义情绪,分辨 85 种环境语 义;配置 MisSense 视觉空间系统,8 米内深度信息精度可达 1%。 2022 年 10 月,特斯拉 2022AIDay 上发布人形机器人“擎天柱”(Optimus)原型机,其主 控芯片采用特斯拉自研 SOC 芯片,支持 Wifi、LTE 以及音频功能,具备硬件级别安全功 能。AI 训练芯片将采用 DOJO 进行训练。并展示了行走、挥手、摇摆等动作,同时分享了 其在汽车工厂搬运、给植物浇水、移动金属零件的视频。马斯克表示人形机器人具备一定 程度智能化,可以替代体力劳动,有望在 3-5 年后实现量产,量产后将达到数百万台,其 价格可能低至于 2 万美元。

以特斯拉为首的科技巨头相继推出人形机器人,将加快智能机器人产业发展。从技术上看, 马斯克表示,“擎天柱(Optimus)是他们之前已有技术整合在一起,就能直接制造出来的, 无论是电器电子架构还是电池包、电动马达等等,用于汽车的部件和技术,都可以直接使 用。”人形机器人未来在家庭中使用,在工业领域用途的前景都非常乐观,马斯克认为, 人类和人形机器人的比例将不止是 1:1,人形机器人可能超过人类数量,人形机器人行业 长期的价值可能比汽车方面更有价值。我们认为,特斯拉为首的科技巨头相继推出人形机 器人解决方案,为人形机器人领域注入强心剂,有望加快智能机器人发展速度。 以个人/家庭服务机器人为例,规模化市场成熟。

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