工厂里的机器人“替身”

撰文 / 陈畅

编辑 / 杨洁

不久前，来自安徽合肥的一名幼儿在中国科大附一院做了一场“巨结肠根治术”。为他进行手术的“主刀医生”名叫“大奇”，是一位微创手术机器人。

机器人早已走入了越来越多的工作和生活场景中。医疗机器人可以进行精密的微创手术，农业机器人可以在田间进行除草和农作物采收，建筑机器人可以进行测量、清扫、抹光、打磨等工作。而比起以前很多人印象中身体笨重、动作笨拙而机械的机器人来，现在的机器人也更加灵活和智能。

工业也是机器人应用的重要领域，工业机器人给制造业带来了更高的效率。

2018年4月份，徐工集团的起重机转台智能生产线正式下线。在徐工起重机制造厂区内，一条能够兼容18道工序、生产20多种产品的“智能生产线”高速运转，现场看不到工人，只有巨大的机器手臂在紧张工作。在这条转台智能生产线上，1个人可以控制10台机器，代替原来需要36名工人才能完成的工作，一次焊接合格率达到100%，转台关键部位的焊接实现免检。

2015年，《中国制造2025》战略发布，提出了五大重点实验工程，智能制造就是其中之一。这也为整个制造业的转型升级画出了蓝图。在智能制造升级过程中，智能化机器人作为人类的“替身”，也成为工业4.0时代的全新劳动力。

公开数据显示，2021年，全球制造业领域工业机器人使用密度已达到126台/万人，较2015年的66台/万人近乎翻番。“机器替代人工”的趋势，已经显现。

而在国内，2020年制造业机器人使用密度达到246台/万人，是全球平均水平的近2倍，中国连续8年成为全球最大的工业机器人消费国。对工业机器人需求的增长，也推动了机器人产业的快速发展。2020年，国内的机器人产业营收首次突破1000亿元，并在2021年超过1300亿元。

工业机器人，助人“一臂之力”

2022年8月28日，央视《智造中国》报道的镜头中，在沈阳新松机器人的车间里，名为“星卫来”的工业清洁机器人灵活驶入工作区域，在自主规划清洁路径的同时，实时分析外部环境，在与其他机器人发生干涉时精准避让，完美实现共线运行。

这款移动机器人是工业生产中出现频率最高的机器人产品之一，由沈阳新松机器人自动化股份有限公司（以下简称“新松机器人”）生产。它专为工业清洁工作诞生，能将车间内常见车痕、粉尘、油渍等污染物一网打尽，兼容水泥、环氧、钢板等地面环境，还会自动充电和自动换水，清洁作业无需人工干预。

新松机器人基地，图/央视节目截图

新松机器人成立于2000年，隶属于中国科学院，其命名来自于“中国机器人之父”蒋新松的名字。现在，它已是国内规模最大的机器人产业基地，也是工业机器人品类最全的企业之一。

如果说移动机器人是工业生产当中，代替了人类“脚部”的工作，那么焊接机器人就是工业生产当中的“手”。新松焊接机器人可涵盖400-500公斤的负载量，“大个头”却能出“细活”，它以超出常人的焊接技术，能不出差错地完成复杂的曲线或者细小的焊接点，填补了国内空白，目前已经应用在不少领先的装备制造业的生产环节中，比如汽车制造、工程机械，以及葛洲坝坝体埋件焊接等。

与新松机器人同为行业佼佼者的，还有工业机器人上市公司埃斯顿、新时达、拓斯达等。

埃斯顿的工业机器人以六轴机器人为主，在新能源、金属加工、3C电子、工程机械、航天航空等细分行业已拥有一批头部客户，占据了较高的市场份额。2020年，埃斯顿成为“2020年度福布斯中国最具创新力企业榜”中，工业机器人领域唯一的上榜企业。

另一家工业机器人公司拓斯达是国内为数不多的可以实现“上游核心零部件+中游工业机器人本体+下游自动化系统集成应用”全线覆盖的机器人企业，公司自产多关节工业机器人本体2022年上半年出货量超1000台，较去年同期实现超150%增长。宁德时代、亿纬锂能 、比亚迪、富士康等知名企业，都是拓斯达工业机器人的客户。

也并不是所有工业机器人都带着厚重的“老厂升级”标签。在8月份举行的2022世界机器人大会上，不少人被现场一台拥有着银灰色外观、酷似太空舱的“全球首台元宇宙3D打印建筑机器人”所吸引。这就是来自上海一造科技团队的产品。

这台机器人可以将“元宇宙”中设计的产品，无论是小尺度的器物、家具、装饰面板，还是大尺度的艺术装置、替代传统材料的工程应用等，直接在物理世界中打印出来；且生产流程通过智能建造，可达成“虚实共生”的新景象，让人们“触摸”到元宇宙，实现“可想即可造”。过去几年中，一造科技的产品先后在乌镇互联网之光博览中心、江苏南京欢乐谷、东京/首尔/上海星巴克臻选烘培工坊等多个国内外知名项目中落地。

图/一造科技提供

据企查猫统计，截至2022年6月，国内工业机器人相关企业数量已达到11.4万家，仅在2021年，新增注册企业就超过了4.6万家。很多以前单靠人力难以完成的工作，如码垛搬运工作、单一枯燥的的装配工作、高危场所的检测探测工作等，都有了机器人“劳动力”。

机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，而中国市场，已成为支撑世界机器人产业发展的一支重要力量。

智能制造，推动机器人“国产替代”

国内的工业机器人的发展，经历了多年积累，快速走到了“国产替代”的窗口期。

工信部数据显示，中国制造业增加值从2012年的16.98万亿元增加到2021年的31.4万亿元，占全球比重从22.5%提高到近30%。按照国民经济统计分类，中国制造业包括31个大类、179个中类和609个小类，产业门类齐全，产业体系完整。

从提高资源利用效率、节省成本，以及保障工程的稳定性和安全性等方面来讲，机器化的优势显而易见。而国内的工业机器人迎来爆发，也和制造业的转型升级密不可分。

在之前，国内市场中的工业机器人，也多应用在汽车、电子产品制造等传统领域。

而在近年来，新能源汽车巨大的增量市场爆发。新能源汽车的研发设计与生产制造，以及与之配套的充电桩、输电线等基础设施的建设，5G商用带动的智能硬件设备的更新，光伏、电池等行业激增的生产需求，以及新基建中的城际高速铁路和城际轨道交通、数据中心等领域的基础设施建设，都对智能化、自动化解决方案提出了更大的需求。

智慧制造的大趋势，打开了工业机器人的市场。

2022年7月27日，山东烟台某座椅生产车间，工业机器人在生产线上运转。图/视觉中国

在2015年，国务院印发《中国制造2025》，将工业机器人与与航空航天装备、节能与新能源汽车、生物医药及高性能医疗器械等一起，列入大力推动突破发展的十大重点领域之一。

在此推动下，企业也必须改变传统制造方式，提高生产效率，建立专业、高效的智能制造工厂。

2020年住建部联合13部门印发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，指出要智能建造与建筑工业化融合发展。无论是中国建筑业自身的发展现状、相关政策的引导方向，都表明一个共识已真正形成：以建筑机器人为核心的建筑智能化、信息化以及绿色化趋势已成为当前建筑产业转型的内核驱动力。

2021年底，工业和信息化部等15个部门起草发布了《“十四五”机器人产业发展规划》（以下简称《规划》），让业界对工业机器人产业发展有了更多的期待与向往。

《规划》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。

工业机器人，担负起了推动传统制造业转型升级的重任。而伴随着新基建进程提速，智能工厂将是大势所趋，这也进一步助推了中国工业机器人的发展进程。

短短数年内，工业机器人飞速获得了发展。《世界机器人2021工业机器人报告》显示，2021年在中国工厂运行的工业机器人数量达到创纪录的94.3万台。

国内工业机器人的普及度正在迅速扩大。《人民日报》此前报道，“十三五”期间，中国机器人应用水平得到大幅提高；目前其应用领域已经覆盖汽车、电子、冶金、轻工、石化、医药等52个行业大类、143个行业中类。巨大需求下，2021年中国工业机器人产量达36.6万台，比2015年增长了10倍，稳居全球第一大工业机器人市场。

一系列数字背后，国内工业机器人正迸发着前所未有的爆发力。

技术突破与商业化落地“两手抓”

国产企业崛起之前，这个行业是海外“四大家族”的天下，即ABB、发那科、安川、库卡四家巨头企业。在国内市场上，它们也都加速布局，投资新建或扩建机器人工厂，以抢占更多的市场份额。

10年前，国内的工业机器人行业只能从为海外巨头代工、研发中低端产品起步，寻求突破和追赶；但目前，国内厂商们，也在逐渐向国际的一流产品靠拢。

根据前瞻产业研究院数据，从目前国内工业机器人业务规模来看，我国自主品牌工业机器人市场份额在逐步提升，与外资品牌机器人的差距在逐步缩小，尤其在2021年国产自主品牌工业机器人市场份额比起2020年有了大幅提升，超过32%。

即使面对海外头部公司，国内的工业机器人企业们，也拥有自己的优势。

新松机器人的底盘合装移动机器人，运用动态随行技术，可在传统汽车及新能源汽车生产环节中完成车身与底盘的合装作业，为汽车行业带来了颠覆式的工艺变革，也打破了中国机器人“只有进口，没有出口”的局面，出现在了众多国际知名汽车品牌的生产线上。

在智慧物流领域，极智嘉Geek+在全球AMR（自主移动机器人）市场的占有率已达到10%。

在2017年，美的集团以292亿元的价格将库卡机器人收入囊中，其未来的工业机器人业务也向国内市场偏移，在上海和佛山的工厂业已投产。公司计划，2022年至2024年实现在国内市场的销售额以年均30%的速度增长，到2027年国内业务将占到总销售额的40%左右。

国内工业机器人产业仍处于发展进程中，还存在亟需突破的瓶颈，在高端领域也仍存在技术难题。中国工程院院士谭建荣曾指出，从技术上说，当下企业工业机器人在应用中遇到四大难点，分别是运动精确性、作业平稳性、布局多样性、操作易用性。

如果不能解决上述难点，工业机器人不但不能减轻生产线的负担，反而会带来反作用。如何加大研发投入，解决上述难题，也成为工业机器人赛道参与者的首要任务。

2022年8月6日，福建龙岩，工业企业车间热火朝天。图为自动化焊接机器人。图/视觉中国

据了解，工业机器人产业链由三部分构成，分别为上游核心零部件生产、中游本体制造和下游系统应用集成。

从各个环节来看，上游的核心零部件的性能、稳定性很大程度上决定了工业机器人的性能与稳定性。这三个零部件分别为控制器、伺服电机以及减速器。它们的生产有较高的技术壁垒，并构成了工业机器人本体70%的生产成本，是产业链中的主要价值高地。

为了攻克“高地”，国产工业机器人公司从未停止过努力。Wind数据显示，2022年上半年，31家工业机器人产业链上市公司中，18家公司研发支出实现同比增长，占比近六成。在政策支持与国产厂商的努力下，部分难题逐步被攻克，智能控制和应用系统的自主研发水平不断进步，制造工艺的自主设计能力也不断提升，核心零部件国产化的趋势逐渐显现。

据云启资本合伙人陈昱观察，截至2021年，大部分机器人零组件的国产化比例已经接近或超过50%。云启资本一直从事高科技的早中期投资，目前已投资了工业机器人相关公司一造科技、大方智能、全宇工业等。

一造科技就针对建筑产业升级中的共性问题，实现了多项核心技术突破。“一方面，公司与同济大学合作研发了FURobot建造机器人控制软件，突破设计几何模型与机器人建造参数的转化瓶颈。另一方面，预制与现场建造硬件专利平台，可覆盖建筑机器人砖构、木构、3D打印、纤维编织等多达15种多材料智能建造工艺，实现布局多样性。”一造科技相关负责人告诉《财经天下》周刊。

在工业机器人头部公司大跨步向前时，中小企业也需要紧紧跟随。陈昱表示，机器人公司实现成熟的商业化大致需要5-8年的时间，在相当长一段时间内，仍需要重度研发投入。

据前瞻产业研究院统计，从数量和金额来看，2021年国内的工业机器人投融资也迎来了爆发，投融资事件数量达到96起，融资总金额达到231.06亿元，是2020年的近两倍。

在《“十四五”机器人产业发展规划》中，为国内机器人产业设立了“十四五”末成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地，机器人产业营业收入年均增长超过20%，制造业机器人密度实现翻番的新目标。在可预见的未来，这些“钢铁工人”们，也将为制造业的发展谱写出新的篇章。