2019年中国机器人产业发展报告.pdf

0203中国机器人产业发展报告 2019院士顾问：（按姓氏笔画排序）丁 汉 中国科学院院士，华中科技大学机械科学与工程学院院长王天然 中国工程院院士，中科院沈阳自动化所机器人技术国家工程中心主任樊邦奎 中国工程院院士，无人机侦察技术专家指导专家：（按姓氏笔画排序）白相林 哈工大机器人集团常务副总裁孙立宁 苏州大学机电工程学院院长陈卫东 上海交通大学医疗机器人研究院常务副院长侯增广 中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室副主任席 宁 香港大学讲座教授熊 蓉 浙江大学控制科学与工程学院教授，智能系统和控制研究所机器人研究室主任编写单位：中国电子学会编写组主任：徐晓兰 中国电子学会副理事长兼秘书长编写组副主任：张 毅 中国电子学会副秘书长李 颋 中国电子学会研究咨询中心主任编写组主要成员：马 良 尹传昊 张佑辉 黄淀一 张 婵 毛诗齐陈濛萌 张雅妮 樊江洋 凌 霞 徐 曼 刘晟瑄李冀宁 姚瀚飞 王博霄 李志杰 赵紫薇中国机器人产业发展报告 20190405中国机器人产业发展报告 2019第一章 全球机器人产业发展趋势及特征 一、全球整体市场规模持续增长，服务机器人迎来发展黄金时代（一）工业机器人：销量稳步增长，亚洲市场依然最具潜力（二）服务机器人：新一代人工智能兴起，行业迎来快速发展新机遇（三）特种机器人：新兴应用持续涌现，各国政府相继展开战略布局二、轻型化、柔性化、智能化趋势明显，实践应用场景持续拓展（一）工业机器人：轻型化、柔性化发展提速，人机协作不断走向深入（二）服务机器人：认知智能取得一定进展，产业化进程持续加速（三）特种机器人：结合感知技术与仿生等新型材料，智能性和适应性不断增强三、企业愈加注重产品形态创新，网络化与智能化布局齐头并进（一）工业机器人：工业互联网成布局重点，智能工厂解决方案加速落地（二）服务机器人：无人车获科技龙头高度关注，仿人机器人研发再度迎来突破（三）特种机器人：灾后救援机器人研制成热点，采矿机器人开始向深海空间拓展第二章 我国机器人产业发展趋势及特征一、我国机器人市场需求潜力巨大，工业与服务领域颇具成长空间（一）工业机器人：智能制造加速升级，工业机器人市场规模持续增长（二）服务机器人：需求潜力巨大，家用市场引领行业快速发展（三）特种机器人：应用场景范围扩展，市场进入蓄势待发的重要时期二、关键技术突破与多元化应用取得积极进展，部分领域已达到国际并跑（一）工业机器人：国产化进程再度提速，应用领域向更多细分行业快速拓展（二）服务机器人：智能相关技术可比肩欧美，创新产品大量涌现（三）特种机器人：部分关键核心技术取得突破，无人机、水下机器人等领域形成规模化产品01020304050606070809091011121415161718181920I目录CONTENTS0607中国机器人产业发展报告 2019目录CONTENTS212122232426272828292930313132323233343434三、自主研发与投资并购双轮驱动，行业龙头加速布局机器人生态系统（一）工业机器人：用户企业向上游延伸，海外扩张步伐进一步加速（二）服务机器人：生态系统构建加速，企业瞄准智能生活领域（三）特种机器人：多点突破实现行业领先，龙头企业着手布局无人机生态系统第三章 我国各区域机器人产业发展水平一、长三角地区：综合实力优势突出，依赖制造业基础形成广阔市场发展空间（一）产业规模效益领跑全国（二）产业结构布局合理（三）产业创新发展形势向好（四）产业集聚程度加深（五）产业发展环境优良二、珠三角地区：中小规模系统集成企业形成集聚，机器换人步伐不断加快（一）产业规模效益稳步提升（二）产业结构进一步改善（三）产业创新形式持续丰富（四）产业集聚程度不占优势（五）产业发展环境整体良好三、京津冀地区：发挥区域协同发展优势，构建技术研发与业态融合创新高地（一）产业规模效益有所下滑（二）产业结构整体保持稳定（三）产业创新能力大幅提升（四）产业集聚依然较为分散（五）产业发展环境持续领先四、东北地区：强化政策引导与产业头部效应，推动区域经济结构实现转型升级（一）产业规模效益趋势向好（二）产业结构水平日趋完善（三）产业创新仍依赖龙头企业（四）产业集聚程度持续加剧（五）产业发展环境亟待优化五、中部地区：把握先进制造业中心建设机遇，加快布局区域特色机器人产业链条（一）产业规模大而不强（二）产业结构优化程度不足（三）产业创新能力有所增强（四）产业集聚情况趋势良好（五）产业发展环境持续稳定六、西部地区：基于产业后发优势，发力智能制造领域逐步打造机器人全产业链（一）产业规模效益再创新高（二）产业结构水平总体稳定（三）产业创新能力稳中有升（四）产业集聚情况有所下滑（五）产业发展环境面临挑战3535363737383838394040414142424344444545IIIII0809中国机器人产业发展报告 2019第四章 我国机器人产业发展特征趋势一、中、西部地区的区域后发优势日渐显著二、国产自主品牌的关键零部件核心竞争力持续提升三、各地积极贯彻国家政策加快培养机器人应用型人才四、国内外机器人合作方式向多领域全面拓展五、部分发展较快园区公共服务平台亟需升级和完善六、中小机器人企业依托业务创新构筑产业新生态七、市场与技术共同驱动智能机器人向新兴领域发展第五章 我国机器人产业发展政策建议一、继续加强对机器人产业发展的顶层设计二、有效拓宽机器人企业投融资渠道三、持续提升机器人产业自主创新能力四、积极搭建机器人行业开放式资源共享平台五、有序实施机器人产业应用示范工程六、逐步完善机器人产业标准和检测认证体系七、加快推进机器人领域高技能人才队伍培养建设46485052535455566264656667686970图 表目 录CONTENTS图 1 根据应用场景的机器人主要分类图 2 2019 年全球机器人市场结构图 3 2014-2021 年全球工业机器人销售额及增长率图 4 2014-2021 年全球服务机器人销售额及增长率图 5 2014-2021 年全球特种机器人销售额及增长率图 6 2019 年我国机器人市场结构图 7 2014-2021 年我国工业机器人销售额及增长率图 8 2014-2021 年我国服务机器人销售额及增长率图 9 2014-2021 年我国特种机器人销售额及增长率图 10 我国机器人产业发展主要集聚区图 11 长三角地区机器人产业发展雷达图 图 12 珠三角地区机器人产业发展雷达图 图 13 京津冀地区机器人产业发展雷达图 图 14 东北地区机器人产业发展雷达图 202030405141516172627303336VIV目录CONTENTS1011中国机器人产业发展报告 2019图 15 中部地区机器人产业发展雷达图图 16 西部地区机器人产业发展雷达图图 17 减速器行业现状及国内外产品参数对比图 18 伺服电机行业现状及国内外产品参数对比 图 19 工业机器人应用人才需要重点关注的技能指标图 20 国内外机器人合作向多领域合作发展图 21 机器人产业园区服务平台功能图 22 地方机器人企业传统和新型经营模式对比 表 1 我国中西部地区典型城市机器人产业发展案例表 2 我国智能工业机器人活跃企业表 3 我国智能家用服务机器人活跃企业表 4 我国智能医疗服务机器人活跃企业表 5 我国智能公共服务机器人活跃企业表 6 我国智能特种机器人活跃企业3943515152535455495758596061图 表目 录CONTENTSVI1213中国机器人产业发展报告 2019内容摘要机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，是衡量一个国家创新能力和产业竞争力的重要标志，已成为全球新一轮科技和产业革命的重要切入点。近年来，我国机器人产业正处于快速发展期，中央及各地方相关主管部门陆续出台政策规划，在项目支持、平台建设与应用示范等方面为机器人产业发展营造良好的生态环境。本报告旨在综合分析全球和我国机器人产业发展趋势及特征，围绕产业的规模效益、结构水平、创新能力、集聚情况和发展环境等方面，综合分析评价长三角、珠三角、京津冀、东北、中部和西部全国六大区域的机器人产业发展现状及水平，并围绕地区区域优势、关键零部件、应用人才培养、国内外合作模式、公共服务平台、产业生态、智能机器人等方面归纳具备代表性和典型性的发展趋势特征与潜在问题。在此基础上，提出加强顶层设计、拓宽投融资渠道、提升自主创新能力、搭建行业共享平台、有序推进应用示范、完善标准及检测认证体系和推进高技能人才队伍建设的措施建议。1415中国机器人产业发展报告 2019一、研究背景本报告为工业和信息化部 2019-2021 年财政专项我国机器人产业发展水平评估体系构建与智能机器人产业链增长点研究的阶段性研究成果。近年来，随着全球新一轮科技和产业革命的蓬勃发展，我国机器人产业发展势头迅猛，产业规模与市场空间不断扩大，但与发达国家仍存在一定差距，在核心技术研发、价值链分工、人才培养等领域面临瓶颈制约。积极跟踪研究我国机器人技术及产业布局动向，及时研判产业发展所处阶段水平和呈现的特征趋势，有利于为国内广大机器人企业提供发展方向、路径及模式参考，并为国家制定出台产业政策提供决策支撑，推动营造良好稳定的产业生态环境，引导我国机器人产业规范有序创新发展。基于此，中国电子学会组织相关专家及研究人员共同编制 中国机器人产业发展报告（2019年）并公开发布，作为 2019 年世界机器人大会的主要成果之一。二、研究对象根据机器人的应用环境，国际机器人联盟（IFR）将机器人分为工业机器人和服务机器人。其中，工业机器人指应用于生产过程与环境的机器人，主要包括人机协作机器人和工业移动机器人；服务机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，主要包括个人/家用服务机器人和公共服务机器人。现阶段，考虑到我国在应对自然灾害和公共安全事件中，对特种机器人有着相对突出的需求，我们将机器人划分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。其中，工业机器人指面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人，在工业生产加工过程中通过自动控制来代替人类执行某些单调、1研究声明1617中国机器人产业发展报告 2019研究声明三、研究重点以研判2019年国内机器人产业发展水平及特征趋势为目标，采取定性判断与定量分析相结合的方式，深度解析我国各区域机器人产业发展水平，对国内外机器人技术与产业发展态势进行比较分析。四、研究数据数据统计采用国家统计局、工业和信息化部的公开口径，并参考采用了 IFR、CSSCI、Wind、CB Insights 等各大组织和机构的公开数据库。涉及企业、园区的统计数据全部来自课题组的实地调研和统计。自 2018 年报告开始，根据 IFR 机器人最新分类标准，结合我国产业发展情况，相应调整统计口径，对往年已发布的 2016 年和 2017 年数据做出了修正，特此说明。本研究报告征求吸纳了大量国内外机器人领域知名专家的意见建议，由中国电子学会机器人研究团队独力编写，所有内容均为原创，文责自负。如有转载、摘录、引用，请注明来源。资料来源：中国电子学会整理图 1 根据应用场景的机器人主要分类23频繁和重复的长时间作业，主要包括焊接机器人、搬运机器人、码垛机器人、包装机器人、喷涂机器人、切割机器人和净室机器人。服务机器人指在非结构环境下为人类提供必要服务的多种高技术集成的先进机器人，主要包括家用服务机器人、医疗服务机器人和公共服务机器人，其中，公共服务机器人指在农业、金融、物流、教育等除医学领域外的公共场合为人类提供一般服务的机器人。特种机器人指代替人类从事高危环境和特殊工况的机器人，主要包括军事应用机器人、极限作业机器人和应急救援机器人。1819中国机器人产业发展报告 2019中国机器人产业发展报告（2019 年）十九大报告明确指出，要加快建设制造强国，加快发展先进制造业。机器人产业近年来正经历前所未有的快速发展阶段，在技术研发、本体制造、零部件生产、系统集成、应用推广、市场培育、人才建设、产融合作等方面取得丰富成果，为我国制造业提质增效、换档升级提供了全新动能。与此同时，机器人产业也存在核心关键技术有待进一步提高、市场发展环境需进一步规范、融资环境亟待改善等问题，需要引起有关行业主管部门的高度关注，综合协调各方资源进行统筹布局与精心规划。基于此，中国电子学会组织专门团队，持续开展中国机器人产业发展研究，对国内典型机器人集聚区域进行系统评估与综合考量，归集影响机器人产业发展的内生动因与外部条件，以及伴随发展进程而产生的新生问题，有利于引导生产要素有效配置，优化完善产业链结构与市场布局，持续激发骨干企业创新活力，为国家和地方主管部门提供决策支撑，为行业发展方向提供参考依据。2001中国机器人产业发展报告 2019当前，全球机器人市场规模持续扩大，工业机器人市场增速回落，服务、特种机器人增速稳定。技术创新围绕仿生结构、人工智能和人机协作不断深入，产品在教育陪护、医疗康复、危险环境等领域的应用持续拓展，企业持续优化产品性能，前瞻布局机器人智能应用，全球机器人产业正稳步增长。第一章 全球机器人产业发展趋势及特征010203中国机器人产业发展报告 2019一、全球整体市场规模持续增长，服务机器人迎来发展黄金时代2019年，全球机器人市场规模预计将达到294.1亿美元，2014-2019年的平均增长率约为12.3%。其中，工业机器人 159.2 亿美元，服务机器人 94.6 亿美元，特种机器人 40.3 亿美元。图 2 2019 年全球机器人市场结构图 3 2014-2021 年全球工业机器人销售额及增长率资料来源：IFR，中国电子学会整理资料来源：IFR，中国电子学会整理（一）工业机器人：销量稳步增长，亚洲市场依然最具潜力目前，工业机器人在汽车、电子、金属制品、塑料及化工产品等行业已经得到了广泛的应用。随着性能的不断提升，以及各种应用场景的不断明晰，2014 年以来，工业机器人的市场规模正以年均 8.3%的速度持续增长。IFR 报告显示，2018 年中国、日本、美国、韩国和德国等主要国家销售额总计超过全球销量的3/4，这些国家对工业自动化改造的需求激活了工业机器人市场，也使全球工业机器人使用密度大幅提升，目前在全球制造业领域，工业机器人使用密度已经达到 85 台/万人。2018 年全球工业机器人销售额达到154.8 亿美元，其中亚洲销售额 104.8 亿美元，欧洲销售额 28.6 亿美元，北美地区销售额达到 19.8 亿美元。2019 年，随着工业机器人进一步普及，销售额将有望接近 160 亿美元，其中亚洲仍将是最大的销售市场。第一章 全球机器人产业发展趋势及特征0405中国机器人产业发展报告 2019（三）特种机器人：新兴应用持续涌现，各国政府相继展开战略布局近年来，全球特种机器人整机性能持续提升，不断催生新兴市场，引起各国政府高度关注。2014 年以来全球特种机器人产业规模年均增速达 12.3%，2019 年全球特种机器人市场规模将达到 40.3 亿美元；至 2021 年，预计全球特种机器人市场规模将超过 50 亿美元。其中，美国、日本和欧盟在特种机器人创新和市场推广方面全球领先。美国提出“机器人发展路线图”，计划将特种机器人列为未来 15 年重点发展方向；2018 年提出无人系统综合路线图，明确特种无人系统未来发展的关键技术主题、阶段重点和目标。日本提出“机器人革命”战略，涵盖特种机器人、新世纪工业机器人和服务机器人三个主要方向，计划至 2020 年实现市场规模翻番，扩大至 12 万亿日元，其中特种机器人将是增速最快的领域。欧盟启动全球最大民用机器人研发项目，计划到 2020 年投入 28 亿欧元，开发包括特种机器人在内的机器人产品并迅速推向市场。图 4 2014-2021 年全球服务机器人销售额及增长率（二）服务机器人：新一代人工智能兴起，行业迎来快速发展新机遇随着信息技术快速发展和互联网快速普及，以 2006 年深度学习模型的提出为标志，人工智能迎来第三次高速发展。与此同时，依托人工智能技术，智能公共服务机器人应用场景和服务模式正不断拓展，带动服务机器人市场规模高速增长。2014 年以来全球服务机器人市场规模年均增速达 21.9%，2019 年全球服务机器人市场规模预计将达到 94.6 亿美元，2021 年将快速增长突破 130 亿美元。2019 年，全球家用服务机器人、医疗服务机器人和公共服务机器人市场规模预计分别为42亿美元、25.8亿美元和26.8亿美元，其中家用服务机器人市场规模占比最高达 44%，分别高于医疗服务机器人、公共服务机器人 17、16 个百分点。资料来源：IFR，中国电子学会整理图 5 2014-2021 年全球特种机器人销售额及增长率资料来源：IFR，中国电子学会整理第一章 全球机器人产业发展趋势及特征0607中国机器人产业发展报告 2019二、轻型化、柔性化、智能化趋势明显，实践应用场景持续拓展全球机器人基础与前沿技术正在迅猛发展，涉及工程材料、机械控制、传感器、自动化、计算机、生命科学等各个方面，大量学科在相互交融促进中快速发展，技术创新趋势主要围绕人机协作、人工智能和仿生结构三个重点展开。（一）工业机器人：轻型化、柔性化发展提速，人机协作不断走向深入工业机器人更小、更轻、更灵活。当前，工业机器人的应用场景愈加广泛，苛刻的生产环境对机器人的体积、重量、灵活度等提出了更高的要求。与此同时，随着研发水平不断提升、工艺设计不断创新，以及新材料相继投入使用，工业机器人正向着小型化、轻型化、柔性化的方向发展，类人精细化操作能力不断增强。例如，日本 SMC 致力于为机器人研制高品质的末端执行器，研发的新型汽缸体积缩小了 40%以上，质量最高减轻了 69%，耗气量最高减少了 29%。日本爱普生首款新型折叠手臂六轴机器人 N2，可在现有同级别机械臂 60%的工位空间内完成灵活操作；折叠手臂六轴机器人 N6 采用内部走线设计，其折叠手臂可自然进入高层设备、机器、架子等狭窄空间；T3 紧凑型 SCARA 机器人将控制器内置，避免了在设置和维护过程中进行复杂的布线，大大提高了成本效率并保持较低的总运行成本。德国费斯托（Festo）的新型全气动驱动机械臂，将刚性的“抓取”转变为柔性的“围取”，能完成灵活抓取不同大小部件的任务。人机协作成为重要发展方向。随着机器人易用性、稳定性以及智能水平的不断提升，机器人的应用领域逐渐由搬运、焊接、装配等操作型任务向加工型任务拓展，人机协作正在成为工业机器人研发的重要方向。传统工业机器人必须远离人类，在保护围栏或者其他屏障之后，以避免人类受到伤害，这极大的限制了工业机器人的应用效果。人机协作将人的认知能力与机器人的效率结合在一起，从而使人可以安全、简便的进行使用。例如，瑞士 ABB 的双臂人机协作机器人 YuMi 可与工人一起协同工作，在感知到人的触碰后，会立刻放慢速度，最终停止运动。德国库卡（KUKA）的协作机器人 LBR iiwa 可以以每秒 10 毫米或50 毫米的速度抵近物体，并在遇到阻碍后立刻停止运动。优傲 e-Series 协作式机器人可设定机械臂保护性停止的停止时间和停止距，并内置力传感器提高精度和灵敏度，满足更多应用场景的需求。（二）服务机器人：认知智能取得一定进展，产业化进程持续加速认知智能支撑服务机器人实现创新突破。人工智能技术是服务机器人在下一阶段获得实质性发展的重要引擎，目前正在从感知智能向认知智能加速迈进，并已经在深度学习、抗干扰感知识别、听觉视觉语义理解与认知推理、自然语言理解、情感识别与聊天等方面取得了明显的进步。例如，英特尔开展自适应机器人的交互研究，实现低成本、多种服务、良好易用的机器人交互。由德国宇航中心、空中客车公司和IBM 合作开发的球形智能机器人 CIMON 于 2018 年 7 月抵达国际空间站，可与宇航员友好交谈，具备向宇航员和相关人员提供技术帮助、警示系统故障等功能。智能服务机器人进一步向各应用场景渗透。随着人工智能技术的进步，智能服务机器人产品类型愈加丰富，自主性不断提升，由市场率先落地的扫地机器人、送餐机器人向情感机器人、陪护机器人、教育机器人、康复机器人、超市机器人等方向延伸，服务领域和服务对象不断拓展。特别是在医疗服务机器人领域，临床应用日益活跃，产品体系逐渐丰富。例如，新加坡 AiTreat 的按摩机器人艾玛内置传感器可测量肌腱和肌肉的硬度，通过人工智能和基于云计算的方法计算出最佳按摩方式，模仿人类的手掌和拇指来进行按摩和理疗。三星推出健康管理服务机器人 Samsung Bot Care，能快速获取血压、心率等健康数据，为用户提供睡眠质量监控、紧急呼叫服务、减压音乐治疗、药物摄入量跟踪以及体育锻炼指导等智能服务，帮助用户管理日常身体健康。第一章 全球机器人产业发展趋势及特征0809中国机器人产业发展报告 2019（三）特种机器人：结合感知技术与仿生等新型材料，智能性和适应性不断增强技术进步促进智能水平大幅提升。当前特种机器人应用领域不断拓展，所处的环境变得更为复杂与极端，传统的编程式、遥控式机器人由于程序固定、响应时间长等问题，难以在环境快速改变时作出有效的应对。随着传感技术、仿生与生物模型技术、生机电信息处理与识别技术不断进步，特种机器人已逐步实现“感知-决策-行为-反馈”的闭环工作流程，在某些特定场景下，具备了初步的自主能力。与此同时，包括液态金属控制技术和基于肌电信号的控制技术在内的前沿科技将推动新型材料在机器人领域的使用和普及，仿生新材料与刚柔耦合结构也进一步打破了传统的机械模式，提升了特种机器人的环境适应性。例如，德国费斯托公司研制的仿生狐蝠可通过集成机载电子板与外置的运动追踪系统的相互配合，实现在特定空间内进行半自主飞行，可用于军事侦察和通信领域。替代人类在更多复杂环境中从事作业。当前特种机器人已具备一定水平的自主智能，通过综合运用视觉、压力等传感器，深度融合软硬系统，以及不断优化控制算法，特种机器人已能完成定位、导航、避障、跟踪、场景感知识别、行为预测等任务。例如，欧盟 UNEXMI 项目团队开发出地图绘制机器人 UX-1 Robotic Explorer，配备数字摄像头、旋转激光线投影仪、多光谱相机、伽马辐射探测器等多种探测感知设备，可以自动在水下漫游并绘制 3D 地图。美国加州大学伯克利分校研发的漂移板双足机器人 Cassie Cal，配备全新的传感器、控制系统、路径规划系统和视觉系统，可以精确估算行驶速度并有效规避障碍物，实现在粗糙不平坦的地形上自主进行滑行、转弯和上下坡。随着特种机器人的智能性和对环境的适应性不断增强，其在军事、防暴、消防、采掘、建筑、交通运输、安防监测、空间探索、防爆、管道建设等众多领域都具有十分广阔的应用前景。三、企业愈加注重产品形态创新，网络化与智能化布局齐头并进当前，机器人领域领军企业加大研发力度，聚焦工业互联网应用和智能工厂解决方案，重视无人车、仿人机器人、灾后救援机器人、深海采矿机器人等产品研发，不断创新产品形态，优化产品性能，抢占机器人智能应用发展先机。（一）工业机器人：工业互联网成布局重点，智能工厂解决方案加速落地行业龙头发力工业互联网。随着新一代信息技术与制造业进一步加速融合，制造业愈加显著地表现出网络化、智能化的前沿发展趋势，机器人龙头企业纷纷落子工业互联网，例如，库卡机器人可与基于云技术的库卡 Connect 相连，实现机器人与设备的联网，实时查看和分析工业机器人的运行状态，减少系统停机时间、进行预测性维护等，并通过大数据分析持续提高生产率、质量和灵活性。ABB 推出 ABB Ability 工业云平台，并与华为展开合作联合研发机器人端到端的数字解决方案，实现机器人远程监控、配置和大数据应用，进一步提升生产效率和节约成本。重点企业聚焦智能工厂解决方案。当前，全球制造业格局面临重大调整，智能工厂作为工业智能化发展的重要实践模式，已经引发行业的广泛关注。例如，发那科（Fanuc）设立 Fanuc Intelligent Edge Link and Drive（FIELD）平台，能实现自动化系统中的机床、机器人、周边设备及传感器的连接并进行数据分析，提高生产过程中的生产质量、效率、灵活度以及设备的可靠性。三菱电机打造的智能工厂 e-Fctory，强调“人、机器和 IT 协同”，可以根据数量、品种、交货期等指标的变更，灵活调整生产节奏，削减企业总成本以达到推动高端制造和提高企业价值的效果。安川电机推出 i3-Mechatronics 概念，其中i3 指的是 integrated（集成）、intelligent（智能）、innovative（革新），安川电机试图通过对自身机器人、电机等自动化零件组合和集成控制，实现更智能的制造解决方案。第一章 全球机器人产业发展趋势及特征1011中国机器人产业发展报告 2019（二）服务机器人：无人车获科技龙头高度关注，仿人机器人研发再度迎来突破科技龙头企业重点布局无人车。随着深度学习算法的兴起，人工智能技术取得了显著进步，目前已在无人车等领域得到了广泛的应用，以谷歌、英特尔为代表的全球科技龙头企业纷纷展开布局。例如，美国谷歌旗下自动驾驶公司 Waymo 计划在美国密歇根州建立世界上第一家专门生产自动驾驶汽车的工厂，将致力于大规模生产可在特定地理区域内和特定条件下进行完全自我控制的 L4 级自动驾驶汽车。英特尔自2017 年收购以色列科技公司 Mobileye 以来，加快布局无人驾驶，2017 年开展全天无人驾驶试验，2018年宣布联合大众汽车、冠军汽车集团致力于自动出租车服务商业化，2019 年着手部署无人驾驶出租车，并计划 2020 年在耶路撒冷地区试运行。企业加快仿人机器人设计研发步伐。当前，机器人正快速向人类的日常生活渗透，家庭、教育、陪护和医疗等行业应用的服务机器人越来越多。与此同时，随着技术不断创新，机器人模仿人类行为的能力逐步提高，人形机器人的设计也得到进一步推广。例如，在经历了液压驱动后空翻、倒地自行爬起、基于视觉和激光感知的物体识别和规避障碍能力的大幅提升，2019 年波士顿动力的人形机器人 Atlas 又掌握了跑步上台阶、行走独木桥等能力，驱动系统和动态运动控制系统不断增强，行动能力越来越逼近人类。（三）特种机器人：灾后救援机器人研制成热点，采矿机器人开始向深海空间拓展企业聚焦灾后救援机器人研发。近年来全球多发的自然灾害、恐怖活动、武力冲突等对人们的生命财产安全构成了极大的威胁。为提高危机应对能力，减少不必要的伤亡以及争取最佳救援时间，各国相关机构及企业投入重金加大对救灾、仿生等特种机器人的研发支持力度，并形成系列成果。例如，波士顿动力的 SpotMini 机器狗在建筑工地环境下流畅地上下楼梯、绕过障碍物，并且能够使用机械臂上对摄像头对现场进行检查，环境适应性不断提高，未来可用于危险环境下的定位搜索任务。日本三菱重工推出可与消防员协同工作的消防机器人系统，适应石化厂、核电站等人类难以进入的火灾现场，提供多种方案的消防救援方案。采矿活动向海底延伸催生深海采矿机器人。随着人类需求的不断上升和超强度开采，全球陆地矿产资源大量消耗，海底矿藏成为新的目标，联合国国际海底管理局（ISA）已批准 20 余份海底探索和采矿合同，涵盖数十万平方英里海域，深海采矿机器人成为海底勘探与矿藏挖掘的主力。例如，鹦鹉螺矿业公司委托英国企业 Soil 机器动力公司打造了世界上首批深海挖矿机器人，这些机器人在接近零度和超过 150 个大气压下操作，最小的机器人体重达 200 吨，配有摄像头以及 3D 声纳传感器。机器人三个一组，协同作业。由名为“辅助切割机”和“主切割机”的机器人打开通路，并由名为“收集机”的机器人通过内部的管道吸取海水、泥浆，递送到海面的船只中。第一章 全球机器人产业发展趋势及特征1213中国机器人产业发展报告 2019当前，我国机器人市场进入高速增长期，工业机器人连续七年成为全球第一大应用市场，服务机器人需求潜力巨大，特种机器人应用场景显著扩展，核心零部件国产化进程不断加快，创新型企业大量涌现，部分技术已可形成规模化产品，并在某些领域具有明显优势。第二章 我国机器人产业发展趋势及特征13121415中国机器人产业发展报告 2019资料来源：IFR，中国电子学会整理一、我国机器人市场需求潜力巨大，工业与服务领域颇具成长空间2019 年，我国机器人市场规模预计达到 86.8 亿美元，2014-2019 年的平均增长率达到 20.9%。其中工业机器人 57.3 亿美元，服务机器人 22 亿美元，特种机器人 7.5 亿美元。图 6 2019 年我国机器人市场结构图 7 2014-2021 年我国工业机器人销售额及增长率资料来源：IFR，中国电子学会整理（一）工业机器人：智能制造加速升级，工业机器人市场规模持续增长当前，我国生产制造智能化改造升级的需求日益凸显，工业机器人需求依然旺盛，我国工业机器人市场保持向好发展，约占全球市场份额三分之一，是全球第一大工业机器人应用市场。据 IFR 统计，我国工业机器人密度在 2017 年达到 97 台/万人，已经超过全球平均水平，预计我国机器人密度将在 2021 年突破 130 台/万人，达到发达国家平均水平。2019 年，我国工业机器人市场规模预计达到 57.3 亿美元，到2021 年，国内市场规模进一步扩大，预计将突破 70 亿美元。第二章 我国机器人产业发展趋势及特征1617中国机器人产业发展报告 2019（二）服务机器人：需求潜力巨大，家用市场引领行业快速发展我国服务机器人的市场规模快速扩大，成为机器人市场应用中颇具亮点的领域。随着人口老龄化趋势加快，以及医疗、教育需求的持续旺盛，我国服务机器人存在巨大市场潜力和发展空间。2019 年我国服务机器人市场规模有望达到 22 亿美元，同比增长约 33.1%，高于全球服务机器人市场增速。其中，我国家用服务机器人、医疗服务机器人和公共服务机器人市场规模分别为10.5亿美元、6.2亿美元和5.3亿美元，家用服务机器人和公共服务机器人市场增速相对领先。到 2021 年，随着停车机器人、超市机器人等新兴应用场景机器人的快速发展，我国服务机器人市场规模有望接近 40 亿美元。（三）特种机器人：应用场景范围扩展，市场进入蓄势待发的重要时期当前，我国特种机器人市场保持较快发展，各种类型产品不断出现，在应对地震、洪涝灾害和极端天气，以及矿难、火灾、安防等公共安全事件中，对特种机器人有着突出的需求。2019 年，我国特种机器人市场规模预计将达 7.5 亿美元，增速达到 17.7%，高于全球水平。其中，军事应用机器人、极限作业机器人和应急救援机器人市场规模预计分别为 5.2 亿美元、1.7 亿美元和 0.6 亿美元。到 2021 年，特种机器人的国内市场需求规模有望突破 11 亿美元。图 8 2014-2021 年我国服务机器人销售额及增长率图 9 2014-2021 年我国特种机器人销售额及增长率资料来源：IFR，中国电子学会整理资料来源：IFR，中国电子学会整理第二章 我国机器人产业发展趋势及特征1819中国机器人产业发展报告 2019二、关键技术突破与多元化应用取得积极进展，部分领域已达到国际并跑目前，我国工业机器人研发仍以突破机器人关键核心技术为首要目标，政产学研用通力配合，初步实现了控制器的国产化。服务机器人的智能水平快速提升，已与国际第一梯队实现并跑。特种机器人主要依靠国家扶持，研究实力基本能够达到国际先进水平。（一）工业机器人：国产化进程再度提速，应用领域向更多细分行业快速拓展国产工业机器人正逐步获得市场认可。目前，我国已将突破机器人关键核心技术作为科技发展重要战略，国内厂商攻克了减速机、伺服控制、伺服电机等关键核心零部件领域的部分难题，核心零部件国产化的趋势逐渐显现。与此同时，国产工业机器人在市场总销量中的比重稳步提高。国产控制器等核心零部件在国产工业机器人中的使用也进一步增加，智能控制和应用系统的自主研发水平持续提高，制造工艺的自主设计能力不断提升。例如，宝鸡秦川机器人生产的 RV 减速机，已形成 17 种规格 60 多种速比的产品系列，年产突破万台；深圳大族激光开发的谐波减速器已可实现客户定制化生产，并且精度与 Nebtesco 等国际品牌相当；秦川机器人关节减速器实现批量化生产及销售，产品成功销往近 200 家国内外机器人生产企业；苏州绿的谐波减速器完成了2万小时的精度寿命测试，超过了国际机器人精度寿命要求的6000小时；来福谐波通过原材料的改进和齿型设计的优化，更新了产品系列，推出高扭矩谐波系列及超短谐波系列产品，产品在振动和噪音方面进一步改善。应用快速拓展至塑料、橡胶、食品等细分行业。继汽车和电子设备之后，金属制品、电气机械也成为了国内工业机器人的主要应用领域。同时，随着近年来国家对环保和民生问题的高度重视，作为实现自动化、绿色化生产的重要工具，机器人在塑料、橡胶等高污染行业，以及与民生相关的环保、食品、饮料和制药等行业的应用范围不断扩大，应用规模显著提升，对进一步降低环境污染，保障食品药品安全发挥了重大作用。例如，沈阳新松集团将虚拟/增强现实技术应用于国内首台 7 自由度协作机器人，实现了快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能，显著降低了应用门槛；中国运载火箭技术研究院以能自动清除太空垃圾的空间机械臂为原型，推出了国内首个面向环卫垃圾分拣领域的机器人，分拣率达 93%，工作效率是传统人工分拣垃圾的 8 倍。（二）服务机器人：智能相关技术可比肩欧美，创新产品大量涌现智能化相关技术与国际领先水平基本并跑。我国在人工智能领域技术创新不断加快，中国专利申请数量与美国处于同等数量级，特别是计算机视觉和智能语音等应用层专利数量快速增长，催生出一批创新创业型企业。例如，优必选发布悟空机器人，可实现拍照、打电话、视频监控、儿童编程、讲绘本、识别人脸、语音操控、定位导航、设备互联等功能，同时悟空融合了人工智能技术，可以做到年龄估算、物体识别，对人体姿态监测后，还能对姿态进行3D重建，做到模仿人类的动作。与此同时，我国在多模态人机交互技术、仿生材料与结构、模块化自重构技术等方面也取得了一定进展，进一步提升了我国在智能机器人领域的技术水平。新兴应用场景和应用模式拉动产业快速发展。我国已在医疗、烹饪、物流等机器人的应用领域开展了广泛的研究，随着机器人技术水平进一步提升，市场对服务机器人的需求快速扩大，应用场景不断拓展，第二章 我国机器人产业发展趋势及特征2021中国机器人产业发展报告 2019应用模式不断丰富。例如，大艾机器人的下肢外骨骼康复机器人艾康、艾动通过国家食品药品监督管理总局（CFDA）认证，可用于因脊髓损伤导致的下肢运动功能障碍患者的步行康复训练，标志着国内下肢外骨骼机器人已经从研发阶段转化为产业化量产阶段。盒马鲜生推出机器人餐厅 2.0 版，可实现机器人送餐、收餐，完成智能化地避障、菜品检测等，通过数字化系统实现对每一道菜的每一个加工环节的监控。京东启用机器人智能配送站，站内采用京东3.5代配送机器人，具有自主导航行驶、智能避障避堵、红绿灯识别、人脸识别取货能力。（三）特种机器人：部分关键核心技术取得突破，无人机、水下机器人等领域形成规模化产品政策引导带动特种机器人技术水平不断进步。我国政府高度重视特种机器人技术研究与开发，并通过863 计划、特殊服役环境下作业机器人关键技术主题项目及深海关键技术与装备等重点专项予以引导和支持。目前在反恐排爆及深海探索领域部分关键核心技术已取得突破，例如多传感器信息融合技术、高精度定位导航与避障技术、汽车底盘危险物品快速识别技术已初步应用于反恐排爆机器人。与此同时，我国先后攻克了钛合金载人舱球壳制造、大深度浮力材料制备、深海推进器等多项核心技术，使我国在深海核心装备国产化方面取得了显著进步。特种无人机、水下机器人等产品研制取得新进展。目前，在特种机器人领域，我国已初步形成了特种无人机、水下机器人、搜救/排爆机器人等系列产品，并在一些领域形成优势。例如，“海星 6000”有缆遥控水下机器人是我国首