作者/盛麗艷
一個理想的未來里,所有勞力的工作都可以交接給機器人,讓它們為我們沖鋒陷陣。但這并不容易,機器人領域和芯片領域一樣,都存在被歐美“卡脖子”的問題。
應用最廣泛、與產業結合最深的工業機器人,它的核心零部件,都掌握在“機器人四大家族”手中。四大家族是日本的發那科(fanuc)、安川電機(yaskawa)、瑞士的ABB和德國的庫卡(2016年被美的收購),如你所見——沒有一家是中國的。而它們吃下了中國機器人產業70%以上的市場份額,全球市場的50%。
背后的原因很簡單,機器人的核心部件控制器、伺服電機和減速器,歐美多年積累的技術鴻溝,并不是那么容易跨越的。
想要改變這一現狀,機器人產業振興勢在必行。這條路上,依然遍布荊棘。
造車、掃地、送外賣…你已經離不開這些機器人了
你知道自己有多依賴機器人嗎?
當你在電商平臺上下了一單,機器人就開始為你所下的單子工作了。系統計算出商品所在位置后,智能倉儲機器人鉆入貨架底下,把整個貨架背起來,送到分揀員面前。分揀員原地站著不動,就能輕松完成分揀。
這套“貨架到人”的方案,最早由亞馬遜的KIVA機器人完成落地,工作效率是傳統模式的2-4倍,準確率提升到99.99%。此后國內公司Geek+、快倉、??禉C器人等,紛紛入局。
部分頭部電商還自研了智能倉儲機器人體系,以自建物流的京東為例,它為自己打造了涵蓋分揀、搬運、巡檢的倉儲系統,十余種機器人各有分工,無人化程度更高。其中,貨物分揀由六軸機械臂來完成;貨物搬運依靠AGV搬運機器人,巡檢機器人還替代了安保人員,能對粉塵、煙霧、溫感等即時測量,及時警報。
機器人完成倉庫貨物搬運
假如你說,你從不網購。沒關系,機器人依然滲入了你的生活。
當你購買了一輛汽車,它背后的諸多生產環節其實都依賴于機器人,尤其是組裝。汽車行業人類與機器人的比例約為10:1,當主機廠收到各類配件后,會交由機器人完成焊接、噴漆等工序。
盡管名字里有個“人”字,但工業機器人往往不具備“人形”,它們更像是一個個觸手。多關節的機械手造成了它們類人的特性,也因此能完成更多高精度的工作。
多關節協作運動(標準工業機器人為六軸),還要保證作業精度,這不簡單,國內相關技術落后機器人四大家族約15年左右。尤其是工業機器人的三大核心零部件,控制器、伺服電機和減速器。
這三個零部件可謂多關節機器人的靈魂。機器人的每個關節都需裝上伺服電機,它是發力的“肌肉”,能把收到的電信號轉換成角位移或角速度輸出。控制器則擔任了“木偶師”的職責,它在收到工作指令后,向每一個伺服電機發出精準運動的電信號。減速器則是運動傳導裝置,把伺服電機的轉速降到工業機器人各部位需要的速度。
機器人完成汽車自動化組裝
除了有廣泛應用案例的工業與倉儲物流,機器人正加速進入服務領域——比如酒店服務,承擔送餐、清掃工作;比如家庭使用,有掃地機器人、娛樂機器人;比如醫療領域,應用于智能假肢、抓藥……機器人的繁榮日,到來了。
同質化價格戰背后,國產機器人利潤一直受擠壓
中國工業機器人的生產能力乍看不低,總體份額達45%。但國內廠商更多地集中在產業鏈下游,相應地,利潤率嚴重受到擠壓。
按產業鏈來看,上游是核心零部件,控制器、伺服電機和精密減速器,分別占據成本的12%、22%、32%;中游是機器人本體,也就是機器人的整體架構,包括機座和執行機構,占成本的22%左右——也就是說,下游的集成應用,只能分到12%。
而中國的機器人生產,主要就集中在集成應用領域,比例高達9成。系統集成商們購買本體和核心零部件后,安裝配套系統以完成特定功能,并銷售給工廠,利潤率不高。
即便是做中游本體制造的企業,技術能力也不強。根據2018年中信部的數據,當時我國的200家機器人本體制造企業,多以組裝和代工為主,議價權不強。
此外,實體經濟下滑,導致市場需求在2018年和2019年連續下滑,需求萎縮也讓產業鏈壓力驟增。
因此,國內工業機器人的日子并不好過。
同質化價格戰,也發生在智能倉儲機器人領域。據甲子光年的報道,2012年~2020年期間,行業毛利率從80%左右下降到基本沒錢賺。而類Kiva“貨架到人”方案中單臺AGV(自動駕駛導引車)的售價,也從2012年的約25萬元降到了約5萬元。
找彎道來超車,可以。但還是得下“苦功夫”
國產機器人趕超有兩條路子——第一條路是“拓展增量”,加長板,造六軸工業機器人不行,服務機器人不香嗎?另一條則是做“國產替代”,補短板,也就是在工業機器人領域花工夫。
1、拓展增量。測溫機器人已成功,更多服務機器人正在蓄力。
新冠疫情出現后不過兩三個月,機器人行業已經回過味來,消殺機器人、測溫機器人迎來爆發。單單中智衛安一家公司,去年測溫門崗機器人的銷量就達到了1萬臺。
而如果你認真觀察,會發現越來越多服務機器人,開始與我們直接接觸了。
以酒店機器人為例,2017-2018年期間,出貨量能達到百臺的廠商,已算是了不起。但2019年酒店機器人增速迅猛,全年出貨量近千臺,超過前兩年總和,2020年又持續爆發。
此類配送機器人也進入了醫院等場景,京東科技的室內運送AI機器人,就已落地上海公共衛生臨床中心,節約醫院50%的人力?!斑\送”功能從物流配送衍生出來,可謂京東的老本行,而它其實可以被運用于多個場景,比如運送卷宗、藥品,解決掉非專業性的職場工作,未來可能會成為人類的日常工作伙伴。
盤點一下服務機器人領域的國內企業,名單很長,且遍及各個領域。樓宇配送領域,有YOGO ROBOT;餐廳送餐,有擎朗機器人;娛樂機器人,優必選廣受盛譽;教育機器人,有roobo等等;家庭機器人更是使用廣泛,科沃斯、小米等已進入千家萬戶。
服務機器人的上游核心零部件與工業機器人不同,工業機器人講究精細化操作,服務機器人看重互動、在人流密集場所避障移動,它的上游核心是芯片、算法、激光雷達。
從這個產業鏈來看,中國其實沒有明顯劣勢。
算法方面,人臉識別、自然語言等技術國內已經非常成熟。激光雷達實現了導航功能,它也在工業機器人、無人駕駛領域使用,現國內有思嵐科技、禾賽科技等成熟企業。就算是芯片,中國缺的是先進制程技術,尤其是10nm以下,倘若只實現簡單服務,如擦窗機器人,對制程要求不高,產能其實極充沛。
目前服務機器人的蛋糕還在不斷變大。
2、國產替代。有進步,但與國際水準依然差距明顯。
知乎搜索“國產工業機器人目前發展到了什么水平?”,高贊第一的答案直接放了視頻,外國廠商ABB十年前的工業機器人,控制精度高于國內廠商2018年的水平。
不過換個角度想,目前核心零部件都能找到國產替代,只是性能上與國際廠商存在差距。
伺服電機領域,匯川技術和禾川科技近年來發展較快,市占率為6.2%與1.5%。相比國外產品,國內伺服電機的動力輸出功率基本相同,但產品的響應速度和穩定性依然不足,體積也無法做到極小巧。
工業機器人領域的減速器又可分為兩塊,諧波減速器簡單緊湊,用于低載荷部位;RV減速器承載能力強,但結構復雜,體積較大。前者有頭部廠商綠的諧波,它在2020年上市,現并向全球第一大協作機器人公司Universal Robots供貨。而上海機電、南通鎮康、秦川發展等公司則實現了RV減速器的量產。
自研控制器的國內廠商有埃斯頓、新松、埃夫特、廣州數控等,它們在機器人運動算法上與國外尚存差距,如抑震算法,轉矩波動補償等。
尾聲:機器人市場將迎來黃金時代
過去,機器人成本昂貴,維護繁瑣。某國內車企產線曾經使用進口工業機器人,設備故障時,不得不請國外專家千里迢迢前來支援,不少配件也需從海外調貨,維修期間產線只能暫停,隱性支出巨大。而今,我們有了自研的配件,給機器人使用者吃下定心丸。
老齡化社會正加速到來,未來十年,必將是機器人的黃金時代。
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