服务机器人产业发展趋势与我国突破方向

发表时间:2018-04-04阅读:823


一、全球服务机器人发展时机已至,销量稳步增长,企业迅速布局


全球服务机器人销量稳步增长,企业纷纷布局形成三大阵营。从市场体量上看,全球服务机器人市场不断扩张,医疗服务机器人成为支柱。智能服务机器人应用场景和服务模式不断丰富,服务机器人市场规模高速增长,据国际机器人联合会(IFR)数据,2017年全球服务机器人市场预计达29亿美元,2020年将快速增长至69亿美元,平均增速达27.9%。2017年,全球医疗服务机器人、家用服务机器人和专用服务机器人市场规模预计分别为16.2亿美元、7.8亿美元和5亿美元,其中医疗服务机器人市场规模占比过半。从企业布局上看,参与企业凭借自身优势抢占先机,已基本形成三方阵营。一是典型服务机器人企业以人工智能技术为依托,深耕个人/家庭服务领域,如iRobot的扫地机器人和擦地机器人在25年间已销往全球65个国家,逾1600万台;二是工业机器人与家居领域等传统企业利用技术积累或渠道市场等优势进行布局,如安川电机与美的合作,积极推行“智慧家居+智能制造”的“双智”战略,以开辟“第二跑道”。三是互联网巨头通过收购和合作方式向专业领域渗透,如亚马逊收购Kiva Systems公司,其Kiva物流机器人在仓库分拣环节中,为亚马逊每年节省约9亿美元。


科幻感机器人


基于感知技术快速发展,服务机器人以双足稳定性与交互智能化为主攻方向。感知技术方面,“激光雷达+SLAM”和“深度摄像头+SLAM”已成为主流定位导航解决方案,其中SLAM技术逐步向轻量级、小型化方向发展,通过高性能计算实现三维重建、场景理解等功能。运动控制技术方面,轮式机器人在市场中已占据主要份额,但受越障能力限制,其通过性局限较大,故针对双足机器人的探索已成为主要路径之一。双足机器人基于陀螺仪与速度传感器的发展,在经典零力矩点(ZMP)控制算法上不断迭代升级,行走稳定性不断提升,其中波士顿动力与日本ASIMO具领先优势。交互技术方面,当前交互性机器人以语音交互为主,可实现简单场景、常规性问答的单轮对话。但随着语音识别、语义理解等技术的不断发展,复杂场景下的多轮对话将是未来交互性机器人的发展方向,目前以软银Pepper较具代表性。


二、我国服务机器人产业已具一定基础,关键零部件与算法是国产化突破重要方向


国内服务机器人市场已初具规模,但在技术与产业的自主化方面仍有待提升。一方面,我国服务机器人市场体量巨大,且发展迅速。据IFR数据,2016年国内服务机器人市场规模达10.3亿美元,预计2017年将达到13.2亿美元,同比增长约28%,略高于全球市场年均增速。在个人/家庭服务机器人的应用上,我国也已展开先行探索,如科沃斯地宝9系机器人具全屋巡航建图、"弓"字形规划清扫等新模式;又如天智航骨科手术机器人已在北京积水潭医院等10多家医院投入临床应用,手术精度可达到0.8毫米,减少术中辐射70%以上,提高手术效率20%以上。另一方面,巨大的市场空间之下,我国智能机器人却仍以进口为主,国内厂商多处于产业链下游。进口服务机器人已占据国内超八成市场,其中日本的智能机器人最多,高达78.36%[1]。由于市场前景良好,国外厂商纷纷在中国设厂,以提高市场占有率,但我国服务机器人生产企业大部分仍以组装和代加工为主,处于产业链下游,普遍存在进入时间短、产业集中度低、技术基础薄弱、总体规模小等短板。


辅佐机械臂

服务机器人关键零部件与算法成国产化突破重要方向。感知方面,激光雷达的固态化、小型化、低成本和融合化的发展趋势为国内厂商提供了新的切入点。在多线束非固态激光雷达市场被美德日等国家垄断的情况下,固态激光雷达以“弱硬件+强算法”的研发思路逐步兴起,为国内企业提供了一个全新的发展方向,其具有扫描速度快、扫描精度或指向精度高、可控性好、价格较低等优势,如国内企业SLAMTEC结合激光三角测距技术与高速视觉采集处理机制,推出了售价仅千元的低成本激光雷达。运动控制方面,小体积,高速度,大扭力的舵机有望成为国产化突破的控制器件。相较于工业机器人,服务机器人控制精度要求较低,更强调小型化与灵活性,并多以舵机为主要控制模块,单其中减速器和电机等零件国外已基本形成垄断局面。我国服务机器人舵机技术虽整体相对落后,但近几年国内企业展开自主创新,以低价优势逐步缩小市场占有率差距,如优必选公司开发的舵机内置MCU系统,自主改进算法,其价格仅为国外同等参数产品的三分之一。人机交互方面,国内相关算法和终端企业展开积极合作,探索交互智能新方向。随着语音、视觉图像和脑电波交互等多模态人机交互技术逐步发展成熟,服务机器人正逐步由控制智能向交互智能演进,除BAT和科大讯飞等龙头企业依托相关项目与平台,获取产业发展先机外,国内机器人厂商与算法企业也已展开广泛合作,提升服务机器人智能化程度,如康力优蓝推出U05类人型商用服务机器人,采用科大讯飞语言引擎,实现5米内的360°全向拾音,准确率达到95%。


可编程机器人


三、我国服务机器人产业发展建议


一是重点突破核心零部件与算法,实现硬件国产化、自主化。重点突破多线束激光雷达,同时围绕固态化、小型化和低成本化等趋势,加强固态激光雷达研发进度。鼓励企业探索面向未来发展的新型传感器制造技术、集成技术、智能化技术等。着力发展单目结构光、双目视觉和TOF等深度摄像头技术,重点突破图像识别、3D重建与实时定位及图像构建(SLAM)技术。大力发展小体积,高速度,大扭力的数字与模拟舵机技术,尽快缩小国内外差距。基于我国人工智能发展基础,加快推进人机交互相关人工智能算法研究与创新。


二是积极培育龙头企业,打造知名国际品牌。加快培养发展机器人自主品牌和企业,在重点发展机器人整机企业的同时,关注零部件和产业链配套环节的协同发展,打造具有国际竞争力的机器人全产业链。充分发挥龙头企业的带动作用,以龙头企业引领创新,推进特色鲜明、优势突出的机器人产业集群发展。创新产学研合作模式,大力推进研究院所、大专院校与机器人产业紧密结合。


三是加快制定行业发展规划和标准。加快制定行业发展规划,明确发展重点,规划产业布局和发展步骤,指导服务机器人产业健康有序地发展,形成以主机企业、系统集成企业和零部件及产业服务企业协同发展的全产业链体系。加强顶层设计,制定行业标准和关键技术标准,以及产品标准和相关应用标准。





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