2022年全球工业机器人发展分析

2022-08-29 10:55

  2021年12月,《“十四五”机器人产业发展规划》(工信部联规〔2021〕206号)印发,提出面向汽车、航空航天、轨道交通、半导体等重点行业,推进焊接机器人、真空(洁净)机器人、物流机器人、协作机器人、移动操作机器人等工业机器人产品的研制及应用。

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  一、全球工业机器人发展概述

  按照国际机器人联盟(International Federation of Robotics, IFR)的分类,机器人可分为工业机器人和服务机器人。工业机器人用于制造业生产环境,主要包括人机协作机器人和工业移动机器人;而服务机器人一般用于非制造业环境,主要包括个人/家用服务机器人和公共服务机器人。

  机器人技术的研究起始于20世纪中期,主要是基于计算机技术和自动化技术的快速发展。在我国,机器人技术的研究开始于八十年代,大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展,数控机床应运而生,与数控机床相关的控制、机械零部件的研究为机器人的开发奠定了基础。机器人产业链条上游涵盖芯片、控制器、伺服、感知等,中游包括机器人本体及配套系统,其应用领域涵盖制造业、国防军工和民生服务,下游包括智能制造和智能服务解决方案。

  一份来自于摩根士丹利的报告显示,目前全球机器人渗透率为0.9%,机器人占劳动力市场比例约为1%,2021年全球工业机器人销量预计将在63万台左右,预计到2040年全球工业机器人全行业渗透率将达到7%-18%,工业机器人占劳动力市场比例预计将达到8%-21%。当下越来越多的制造业公司、物流服务商开始大量采用工业机器人与智能算法融合创新解决方案,所以全球工业机器人市场在短期内虽有波动,但依赖于长期的自动化及技术改进趋势,未来有效利用机器人技术全面打造数字工厂实现产业结构创新的市场前景依然看好。

  数字工厂指企业通过传感、机器视觉等技术的应用,依托工业机器人等核心装备,建设包括智能仓储系统、智能搬运系统、智能机械设备、智能感知网络和信息整合平台等完整的生产及供应链系统,实现产品开发、产品设计、产品制造、产品质量管理等全流程的数字化。数字工厂是智能制造解决方案的主要应用方向,国家战略中智能制造以制造环节的智能化为核心,以端到端数据流为基础,以数字作为核心驱动力,因此数字化工厂是我国未来10年工业企业智能制造解决方案的首要部署重点。基于5G技术低时延、高可靠性和广覆盖的特点,结合新材料、多智能的现代工业机器人联合打造的数字工厂已成为机器人及智能制造领先企业如ABB、KUKA等企业的战略方向。

  2022年,我国工业机器人的轻型化、柔性化和人机协作能力是行业研发的核心关注点。随着企业研发水平不断提升、工艺设计不断创新,以及新材料投入应用,未来工业机器人正朝着小型化、轻型化、柔性化的方向发展,其精细化操作能力不断增强。同时,随着工业机器人智能水平的提升,其功能从搬运、焊接、装配等操作性任务向加工型任务逐步拓展,通过人工智能实现人机协作成为工业机器人未来研发的重要方向。目前,国内的供应商和服务商大多数仍然处于技术追踪和探索阶段,在关键技术装备、核心软件系统、端到端的集成能力尚不能满足国内智能制造的发展需求。

  二、全球工业机器人技术探究

  根据详细研究三菱重工机器人集团、欧洲WERC和美国Peerless研究集团日前发布一份的报告——主题是针对全球企业如何投资机器人技术、如何使用机器人信息系统以及未来工业机器人技术研究趋势。其中包括全球仓库以及配送中心的物资货物和数据的优化、整合、自动化和管理,由于大流行病的持续影响、日益严重的劳动力短缺、电子商务订单的上升和不断变化的消费者偏好,内部物流最近得到了广泛的关注。在最近北美举行的全球领先物料搬运系统供应商大会(Modex2022展览会)上,所展现出来的新型仓储机器人和自动化物流技术装备无一不证明了未来全球供应链的科技进程,包括Kiva Systems、RMT Robotics、Cimcorp、Seegrid等很多优秀的机器人企业,正是这些高科技企业让传统物流运营对软件、设备和工具的渴望,让软件、设备和工具可以帮助他们事半功倍。

  研究报告指出今年全球机器人市场有望增长到4550万美元,并且目前全球80%的配送中心对于工业机器人、自动化物流系统有需求,包括汽车、快销品、鞋服、医药、化工、3C等行业都在其仓库、配送中心、物流中心尝试自动化无人技术和工业机器人技术。由于物料搬运供应商拥有物流系统集成的丰富经验,因此引入新技术包括工业机器人、数字技术等变为可能。

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  全球领先的物料搬运系统供应商正在不断优化先进技术并来开发更新、更好和更有用的工业机器人,以满足不同行业不同客户的个性化需求。站在北美资本市场角度,针对工业机器人技术发布报告中,现代机器人配备了传感器,例如光检测和测距‘激光雷达’传感器和计算机视觉,以帮助机器人实现自主导航环境识别,同时强调了关于便捷柔性、高速移动等特点的创新研发能力,这种智能能力有效增强机器人技术的实用性,加上疫情导致的全球范围人工成本攀升、劳动力短缺、地缘政治问题和扩大生产力的不断诉求,全球供应链多环节涉及到的公司,都渴望针对工业机器人技术产生创新模式,从而快速提高企业的市场竞争力。

  北美市场工业机器人对于仓储物流的变革其实可以追溯到2007年,当年货到人拣选仍然是市场的一个小众部分。在2007年ProMat展会上展出的单点机器人解决方案发展到具有多种类型机器人的集成解决方案,例如RightHand机器人拣选,Tompkins Robotics T-sort或Hai Robotics的装箱机器人与货到人拣选站集成应用解决方案,这是当年北美配送中心中对机器人技术的创新尝试。从最初进入市场开始,供应商就意识到工业机器人技术的核心优势不是完全摆脱劳动力,而是应对日益紧张的劳动力短缺问题。

  从2005年起北美仓库就开始面临人工短缺问题,通过替代传统手动搬运、分拣、打包等单一物流环节,特别是在季节性促销和假日订单需求高峰期间,这就产生了一个工业机器人发展技术有利的趋势。

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