在原先，機(jī)器人的三大核心零部件是控制系統(tǒng)中的控制器、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的伺服電機(jī)和機(jī)械系統(tǒng)中的精密減速器。如今，機(jī)器人的主體框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)落實(shí)，更多機(jī)器人已經(jīng)開始深入到各類場景中，這也帶來了視覺、力覺、一體化執(zhí)行機(jī)構(gòu)等新的零部件方向。

2023年世界機(jī)器人大會(huì)上不難發(fā)現(xiàn)這種新趨勢。本次140余家中外知名機(jī)器人企業(yè)攜帶的近600件展品，無論是ABB、FESTO、現(xiàn)代、新松、京東物流、元化智能、天智航等，還是6場主論壇、近30場專題論壇及配套活動(dòng)，所展示和報(bào)告的內(nèi)容，大多不再是機(jī)器人單機(jī)，而是通過融合各類視覺、傳感器的機(jī)器人綜合解決方案，多維度、多視角呈現(xiàn)了機(jī)器人行業(yè)新技術(shù)、新產(chǎn)品、新方案、新應(yīng)用。

【資料圖】

在世界機(jī)器人大會(huì)上，包括制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、商貿(mào)物流、醫(yī)療健康、商業(yè)社區(qū)服務(wù)、安全應(yīng)急和極限環(huán)境應(yīng)用等十大應(yīng)用場景板塊，目前已經(jīng)和機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了初步結(jié)合，展現(xiàn)了機(jī)器人在推動(dòng)創(chuàng)新發(fā)展、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、改善人民福祉方面的積極作用，也展現(xiàn)了機(jī)器人深入各類場景的應(yīng)用能力。

整個(gè)世界機(jī)器人大會(huì)上表現(xiàn)了一種未來圖景：隨著機(jī)器人應(yīng)用場景正全面打開，機(jī)器人行業(yè)發(fā)展正從關(guān)注“機(jī)器人”本身，到了關(guān)注“機(jī)器人+”如何賦能千行百業(yè)，如何推動(dòng)著機(jī)器人應(yīng)用向深度廣度拓展，這就延伸出更多的機(jī)器人相關(guān)概念和細(xì)分技術(shù)體系。

▍新部件方向初現(xiàn)端倪

在全球各巨頭紛紛選擇進(jìn)軍機(jī)器人領(lǐng)域的當(dāng)下，許多新的機(jī)器人概念正快速從提出到火熱，例如GPT、具身智能等新概念讓人目不暇接。其背后發(fā)展邏輯并不復(fù)雜：由于機(jī)器人本身的能力愈發(fā)豐富，需要機(jī)器人企業(yè)針對(duì)不同場景和需求，帶著交鑰匙的思路實(shí)現(xiàn)細(xì)分化和系統(tǒng)化完善，從而讓多個(gè)新技術(shù)落地有了前提和可能性。

與此同時(shí)，機(jī)器人共性與前沿技術(shù)正在迅猛發(fā)展，電子、機(jī)械、生物、材料等大量科學(xué)和技術(shù)在相互交融中相互促進(jìn)，融合創(chuàng)新、高端化、智能化、生態(tài)構(gòu)建成為中國機(jī)器人未來發(fā)展的關(guān)鍵詞，從而帶動(dòng)了多種零部件的融合和升級(jí)。

因?yàn)闊o論是工業(yè)還是服務(wù)機(jī)器人，主要包括三大部分六個(gè)子系統(tǒng)，其中三大部分指機(jī)械部分、傳感部分和控制部分，六個(gè)子系統(tǒng)是指驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的三大核心零部件保證了機(jī)器人的基礎(chǔ)移動(dòng)、控制、執(zhí)行能力，而如今為了讓機(jī)器人進(jìn)入更大、更多場景，新的機(jī)器人零部件正從感知、決策兩個(gè)維度出發(fā)，助力機(jī)器人商業(yè)化加速。

例如在硬件端，感知是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制零部件外的最主要環(huán)節(jié)，也是控制和執(zhí)行環(huán)節(jié)的前提。我們?nèi)绻惐热祟惖奈孱惛泄賮硎崂頇C(jī)器人的相關(guān)感知硬件，可以發(fā)現(xiàn)其中包括交互控制、視覺傳感、力控傳感、位移姿態(tài)傳感及運(yùn)動(dòng)控制傳感等大的方向。

交互控制環(huán)節(jié)可以類比人類的“大小腦”，一般由主控、協(xié)調(diào)和分布控制構(gòu)成，硬件涉及主控芯片、協(xié)調(diào)控制器、分布式驅(qū)動(dòng)控制器等，SoC、MCU、FPGA等芯片廠商、智能控制器及可編程邏輯控制器廠商在今年越來越多和機(jī)器人進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，通過慣性測量單元IMU等產(chǎn)品，幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了更穩(wěn)定的位移姿態(tài)傳感。

視覺傳感環(huán)節(jié)可以類比人類的“眼睛”，3D機(jī)器視覺為機(jī)器人視覺傳感主要方案，以多目視覺和iToF為主，機(jī)器視覺可以通過圖像傳感器找到被測的零件并確定其位置，使得機(jī)器人能夠具備識(shí)別、定位、修正等更復(fù)雜的功能，在提高定位精度、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)、拓展應(yīng)用領(lǐng)域等方面都具有重要意義。

力控傳感環(huán)節(jié)類比人類的“觸覺”，力矩傳感器為目前的主要方案，六維力傳感器將會(huì)使機(jī)器人關(guān)節(jié)具備全方位的力感知能力，目前機(jī)器人的發(fā)展正推動(dòng)六維力傳感器放量降本。此外，柔性電子皮膚作為機(jī)器人觸覺的進(jìn)一步解決方案，目前也已取得初步進(jìn)展，在協(xié)作機(jī)器人、人形機(jī)器人等產(chǎn)品上得到應(yīng)用。

運(yùn)動(dòng)控制傳感類比人類的“末梢神經(jīng)”，目前許多廠商采取了新的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，形成了全新的驅(qū)控一體化關(guān)節(jié)，搭建了各類關(guān)節(jié)模組，從而使得機(jī)器人靈巧手、夾爪等末端執(zhí)行器快速成為機(jī)器人零部件的一股重要力量。

從整個(gè)世界機(jī)器人大會(huì)現(xiàn)場可以發(fā)現(xiàn)，無論是人形機(jī)器人、仿生蝴蝶、智能寵物貓等眾多“新奇特”展品，還是工業(yè)制造類解決方案，都開始借助視覺、傳感器等新型零部件，增強(qiáng)機(jī)器人本體感知及獲取環(huán)境物理信息的能力，減少體積和重量，同時(shí)有了更強(qiáng)的環(huán)境交互和融合能力，從而能更好實(shí)現(xiàn)新技術(shù)賦能，完成更廣泛的作業(yè)。

▍新型部件國產(chǎn)替代潛力巨大

機(jī)器人市場空間巨大，也為新興零部件的發(fā)展和進(jìn)口替代提供了機(jī)遇。天眼查數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)存機(jī)器人相關(guān)企業(yè)57.1萬余家，其中，2023年上半年新增注冊企業(yè)8.1萬余家，與2022年同比增長38.4%。從地域分布來看，廣東、江蘇以及山東，三地相關(guān)企業(yè)數(shù)量位居前列，分別擁有11.4萬余家、7.6萬余家以及4.7萬余家。本次世界機(jī)器人大會(huì)上，很明顯能感受到，參展企業(yè)數(shù)量和參會(huì)人員都有了明顯的提升。

四足機(jī)器人是成為帶動(dòng)新型零部件發(fā)展的主要?jiǎng)恿ΑＳ捎谒淖銠C(jī)器人需要有更高的有效載荷和極強(qiáng)的平衡能力，也需要更利于控制、設(shè)計(jì)和維護(hù)。目前國內(nèi)外波士頓動(dòng)力、小米、追覓科技、宇樹科技、云深處等公司的產(chǎn)品，都通過自研、優(yōu)化一體化關(guān)節(jié)模組，實(shí)現(xiàn)了越來越高的扭矩和輸出密度，從而能夠完成更復(fù)雜的動(dòng)作，有更高的續(xù)航能力。據(jù)機(jī)器人大講堂現(xiàn)場了解，其中追覓科技的關(guān)節(jié)模組產(chǎn)線目前也已經(jīng)部署10多條，未來考慮單獨(dú)銷售。

同時(shí)，通過加入傳感、視覺等新模塊，四足機(jī)器人目前具備的計(jì)算機(jī)視覺和智能交互特性，這表現(xiàn)為機(jī)器人更加智能，有了更好的人機(jī)互動(dòng)性，有了能夠適應(yīng)不同復(fù)雜地形、天氣的高機(jī)動(dòng)性、靈活性、自主性，這意味著機(jī)器狗開始能夠替代人類在許多特殊或高危環(huán)境中工作，也有望成為個(gè)人和家庭智能服務(wù)場景中新的增長方向。

人形機(jī)器人同樣帶動(dòng)了新興的零部件市場機(jī)遇。本次世界機(jī)器人大會(huì)開幕首日，證券市場零部件板塊拉升明顯，行星滾柱絲杠、行星減速機(jī)、機(jī)器視覺等板塊漲幅居前。

由于人形機(jī)器人具備通用性、可使用工具等屬性，在“具身智能”等浪潮下已經(jīng)成為多家企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。其中人形機(jī)器人中價(jià)值量占比約19%的行星滾柱絲杠、價(jià)值量占比約8%的空心杯電機(jī)、價(jià)值量占比約13%的行星減速器得到了非常多的關(guān)注。

原先這些新興部件的產(chǎn)能主要集中在歐洲、美國等，國內(nèi)起步較晚，規(guī)模較小，海外進(jìn)口依賴度高，而在本次世界機(jī)器人大會(huì)博覽會(huì)卻集結(jié)了30余家國產(chǎn)關(guān)鍵零部件企業(yè)展示最新攻關(guān)成果，突出展現(xiàn)我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈實(shí)力和關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新力。

本次世界機(jī)器人大會(huì)博覽會(huì)，除了有空心杯龍頭企業(yè)德國Fauhalber參展，還有不少國產(chǎn)企業(yè)展出這類新產(chǎn)品。例如鳴志電器在前不久對(duì)無刷電機(jī)及空心杯電機(jī)領(lǐng)域進(jìn)行一次收購，綜 合實(shí)力逐漸增強(qiáng)，本次就展現(xiàn)了其在空心杯電機(jī)的最新成果。由于國內(nèi)少有12mm以下的空心杯電機(jī)，有消息認(rèn)為本次鳴志展示的空心杯電機(jī)，性能接近Maxon、 Faulhaber兩大海外空心杯電機(jī)巨頭，且價(jià)格便宜30%以上，其電機(jī)及配套的行星齒輪箱有望進(jìn)入特斯拉供應(yīng)鏈，這也使得鳴志電器在世界機(jī)器人大會(huì)開展首日漲幅達(dá)到20%。

也有空心杯電機(jī)生產(chǎn)廠商在機(jī)器人大講堂的溝通中表示市場并不樂觀。因?yàn)榕恐圃祀y度大，對(duì)于高端制造設(shè)備的要求高，所以大多設(shè)備需要定制化生產(chǎn)，國內(nèi)廠商大多原先并未把機(jī)器人市場作為主要開發(fā)方向，這導(dǎo)致機(jī)器人應(yīng)用空心杯電機(jī)的技術(shù)提升空間依然非常大，在工藝經(jīng)驗(yàn)積累方面仍有改善價(jià)值。

由于人形機(jī)器人的預(yù)期非常樂觀，有分析預(yù)計(jì)2030年人形機(jī)器人需求量約177萬臺(tái)，全球市場空間有望達(dá)1692億元，2023-2030年CAGR達(dá)25%。中短期(3-5年)工商業(yè)場景率先應(yīng)用;中長期(5-10年后)個(gè)人場景應(yīng)用空間大。大多企業(yè)雖然空心杯部件的出貨量并不高，但是在世界機(jī)器人大會(huì)上仍然展示了相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備，希望探索更多機(jī)器人市場的可能性。

▍新型部件穩(wěn)扎穩(wěn)打

本次世界機(jī)器人大會(huì)，除了空心杯電機(jī)、行星滾珠絲杠這種新型部件，六維力傳感器、一體化關(guān)節(jié)等部件的發(fā)展節(jié)奏更為穩(wěn)健，廠商的技術(shù)實(shí)力強(qiáng)勁，展現(xiàn)出了強(qiáng)大的國產(chǎn)替代實(shí)力。例如隨著人形機(jī)器人的發(fā)展，關(guān)節(jié)模組也產(chǎn)生了驅(qū)控一體化的技術(shù)趨勢，綠的諧波、鈦虎機(jī)器人等企業(yè)本次世界機(jī)器人大會(huì)都有相應(yīng)一體化集成產(chǎn)品展示，還涌現(xiàn)出了高擎機(jī)電等一批專精特新和“獨(dú)角獸”創(chuàng)新企業(yè)。

力傳感器是機(jī)器人感知環(huán)境的關(guān)鍵部件，該部件能為機(jī)器人提供力反饋信息，幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)高精度的數(shù)據(jù)采集和多軸同步校準(zhǔn)，一般被認(rèn)為是機(jī)器人真正“擬人化”的關(guān)鍵。有六維力傳感器作為感知元件，機(jī)器人才能精準(zhǔn)執(zhí)行，甚至做到 “穿針引線”，其中六維力傳感器是精度最高、抗干擾能力最強(qiáng)的傳感器類型，正快速應(yīng)用于醫(yī)療機(jī)器人、人形機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人等多個(gè)領(lǐng)域。

目前國內(nèi)廠商六維力傳感器相比于海外更具性價(jià)比，部分廠商產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入頭部客戶供應(yīng)鏈，多家企業(yè)正在針對(duì)這個(gè)前沿方向，探索實(shí)踐不同的技術(shù)發(fā)展路線。本次世界機(jī)器人大會(huì)上，例如宇立儀器的六維力傳感器產(chǎn)品就得到了非常多的圍觀，該企業(yè)正通過擴(kuò)大選型提高產(chǎn)品的應(yīng)用覆蓋面，解決應(yīng)用多樣性、復(fù)雜性問題，宇立的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)已達(dá)全球領(lǐng)先水平且具備一定的價(jià)格優(yōu)勢，已經(jīng)進(jìn)入 KUKA、ABB 等龍頭客戶供應(yīng)鏈。

也有企業(yè)更關(guān)注本次世界機(jī)器人大會(huì)上展示的六維力傳感器關(guān)鍵技術(shù)價(jià)值。例如鑫精誠傳感器的相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，由于國產(chǎn)應(yīng)變片的成熟度越來越高，借助協(xié)作、工業(yè)機(jī)器人需求，目前鑫精誠六維力傳感器的銷量穩(wěn)中有升，預(yù)計(jì)出貨量能達(dá)到數(shù)千只，但人形機(jī)器人的六維力傳感器實(shí)際應(yīng)用仍然需要更多的探索，解決零點(diǎn)漂移等問題。

例如坤維科技等企業(yè)則正在通過打造準(zhǔn)度更好、串?dāng)_更低的傳感器，幫助機(jī)器人在打磨拋光等領(lǐng)域打開更大市場。其認(rèn)為由于六維力傳感器的技術(shù)難點(diǎn)集中于如何保持優(yōu)良的靜態(tài)性能、動(dòng)態(tài)性能和低維間耦合，標(biāo)定設(shè)備、解耦算法研發(fā)等均需要高額資本投入，堅(jiān)持打造高性能部件能夠建立更高的市場護(hù)城河。

根據(jù)智研瞻產(chǎn)業(yè)研究院，2022 年我國應(yīng)變式傳感器市場規(guī)模為 30.57 億元，較上年同比增長 15.8%。六維力傳感器雖然目前在整體市場占比依然較小，主要應(yīng)用于協(xié)作機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人等領(lǐng)域，但潛力巨大，市場高速增長。

▍結(jié)語與未來

世界機(jī)器人大會(huì)上，可以發(fā)現(xiàn)融合感知、數(shù)字孿生、人工智能、結(jié)構(gòu)仿生等新技術(shù)加速滲透，機(jī)器人發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出人機(jī)共融、虛實(shí)融合、智能驅(qū)動(dòng)、泛在交互等發(fā)特征，產(chǎn)業(yè)逐步逼近變革躍升的臨界點(diǎn)，機(jī)器視覺、激光雷達(dá)、機(jī)器人靈巧手這些機(jī)器人上游產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)愈發(fā)成熟，這其中蘊(yùn)含著巨大的投資機(jī)遇和澎湃的發(fā)展動(dòng)能。

目前我國擁有全球最大的機(jī)器人市場、最豐富的應(yīng)用場景，必然有條件、有能力把握住這次變革機(jī)遇，為全球發(fā)展貢獻(xiàn)更多方案和智慧。

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