機(jī)器人行業(yè)市場分析1

機(jī)器人行業(yè)市場分析工業(yè)機(jī)器人：逐步走向智能化/通用化，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景可期發(fā)展歷程：工業(yè)機(jī)器人走向智能化/通用化發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程可以分為三個階段：技術(shù)萌芽階段（20世紀(jì)50-60年代，第一代工業(yè)機(jī)器人）：第二次世界大戰(zhàn)期間工業(yè)機(jī)器人的雛形始成，其最初是出于軍事、核工業(yè)的發(fā)展需要，用來滿足代替人類進(jìn)行放射性物質(zhì)處理的遙控機(jī)械手。此后，美國發(fā)明家喬治·德沃爾最早提出工業(yè)機(jī)器人的概念并于1954年申請“可編輯關(guān)節(jié)式轉(zhuǎn)移物料裝置”的專利。1958年，世界上第一家機(jī)器人公司Unimation成立，并于1959年利用喬治·德沃爾的專利推出了世界上第一臺真正意義上的工業(yè)機(jī)器人Unimate，開創(chuàng)了機(jī)器人發(fā)展的新紀(jì)元。在此期間主要為第一代工業(yè)機(jī)器人，即沒有自主決策能力和環(huán)境感知能力的示教再現(xiàn)型機(jī)器人。產(chǎn)業(yè)崛起階段（20世紀(jì)末期，第二代工業(yè)機(jī)器人）：1968年起，Unimation先后將機(jī)器人制造技術(shù)轉(zhuǎn)讓給日本川崎、英國GKN公司，工業(yè)機(jī)器人業(yè)務(wù)擴(kuò)張到日本和歐洲，開始走向產(chǎn)業(yè)化和全球化。1969年，ASEA公司研制出全球首臺噴涂機(jī)器人，川崎成功推出了日本第一臺液壓動力機(jī)器人“川崎Unimate2000”。此后，更多公司入局工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，形成了以ABB、庫卡為代表的歐洲機(jī)器人企業(yè)以及以川崎、發(fā)那科、安川為代表的日本機(jī)器人企業(yè)格局，機(jī)器人市場穩(wěn)步增長。在此期間，工業(yè)機(jī)器人從第一代發(fā)展到第二代，能夠感知外界信息并進(jìn)行簡單的處理和反饋。產(chǎn)業(yè)升級階段（21世紀(jì)初期，第三代工業(yè)機(jī)器人）：隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人不斷拓展應(yīng)用場景、發(fā)展核心技術(shù)。1）從應(yīng)用場景來看，工業(yè)機(jī)器人能達(dá)到更快速度、更高精準(zhǔn)度，以及更大范圍的大小型號和負(fù)載，實現(xiàn)在大型工件搬運生產(chǎn)、物流運輸、食品飲料、生物制藥、汽車制造等更加廣泛和智能的場景應(yīng)用。2）從技術(shù)發(fā)展來看，工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)得到快速發(fā)展。2002年美國波士頓公司和日本公司共同申請了第一臺“機(jī)械狗”智能軍用機(jī)器人專利；2004年安川和ABB均開發(fā)了可以同步控制多臺機(jī)器人的控制器；2006年意大利柯馬公司推出了第一款無線示教器；2015年ABB推出世界上第一臺真正意義上的協(xié)作機(jī)器人YuMi。在此期間工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入第三代，具備智能化特點，可以利用各種傳感器、測量器獲取信息并利用智能技術(shù)進(jìn)行識別、理解和反饋。工業(yè)機(jī)器人四大家族憑借在原有業(yè)務(wù)的領(lǐng)先優(yōu)勢和對機(jī)器人技術(shù)的高度掌握占據(jù)高位。以ABB的發(fā)展歷程為例，公司成立于1988年，是由具有百年歷史的兩家著名電氣公司——電氣照明和發(fā)電機(jī)制造商ASEA和高壓電氣傳輸公司BBC合并而來，此后ABB成為了電氣和自動化領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者，提供全面且日益數(shù)字化的電氣化、運動和自動化解決方案。在此基礎(chǔ)之上，ABB對業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，延續(xù)其前身ASEA公司在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的領(lǐng)先布局，開始快速發(fā)展機(jī)器人業(yè)務(wù)，自1974年推出世界上第一臺微電腦控制的機(jī)器人以來，ABB不斷取得突破性創(chuàng)新，不斷完善工業(yè)機(jī)器人在產(chǎn)業(yè)鏈上的產(chǎn)品布局，并通過技術(shù)創(chuàng)新提升性能。市場現(xiàn)狀：“四大家族”占據(jù)的穩(wěn)增長市場工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模穩(wěn)步增長，全球新增裝機(jī)量快速增長。根據(jù)IFR數(shù)據(jù)，2021年全球新增工業(yè)機(jī)器人安裝量為51.7萬臺，同比增長31.2%，2012-2021年復(fù)合增長率為12.0%。根據(jù)InkwoodResearch數(shù)據(jù)，未來全球工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模將保持穩(wěn)定增長，從2020年的553.7億美元增長至2028年的1653.5億美元，2021-2028年復(fù)合增長率為14.7%。工業(yè)機(jī)器人市場集中度較高，以機(jī)器人“四大家族”為主。根據(jù)IFR數(shù)據(jù)，2020年全球工業(yè)機(jī)器人市場中，發(fā)那科、ABB、安川、庫卡四家占比超過65%，其中發(fā)那科排名第一占比17.3%，ABB第二占比15.7%，安川和庫卡分別占比12.9%和12.1%。“四大家族”的主要業(yè)務(wù)和在機(jī)器人領(lǐng)域的核心技術(shù)各不相同，安川和庫卡以機(jī)器人業(yè)務(wù)為核心，而發(fā)那科和ABB則分別起家于工廠自動化設(shè)備和電力業(yè)務(wù)。其中ABB的業(yè)務(wù)以電氣、運動控制、過程自動化、機(jī)器人與離散自動化為核心的，2022年電氣業(yè)務(wù)營收占比47.9%，機(jī)器人與自動化業(yè)務(wù)占比10.8%。驅(qū)動力：人口供給收縮和下游需求釋放驅(qū)動行業(yè)增長人口老齡化導(dǎo)致人力成本上升，機(jī)器替人為大勢所趨。世界各國的生育率已連續(xù)多年下降，據(jù)國家統(tǒng)計局，2021年中國15-64歲人口占比已降至68.3%。企業(yè)用人成本不斷攀升，根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)，2022年中國制造業(yè)就業(yè)人員人均工資已達(dá)86933元，同比增長5.2%，高于GDP增速。勞動力成本上升的長期趨勢將成為工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強大驅(qū)動力。新能源汽車的爆發(fā)為工業(yè)機(jī)器人帶來需求釋放。由于新能源汽車的帶動，汽車行業(yè)進(jìn)入下一輪擴(kuò)張周期，工業(yè)機(jī)器人將持續(xù)受益。以中國為例，據(jù)同花順數(shù)據(jù)，從2021年起新能源汽車銷量進(jìn)入爆發(fā)式增長階段，2023年6月銷量超過80萬輛。半導(dǎo)體、光伏、鋰電等行業(yè)也有望帶來大量工業(yè)機(jī)器人需求。汽車與3C電子是工業(yè)機(jī)器人需求量最大的兩個行業(yè)，如今3C電子需求相對疲軟，大部分企業(yè)開始積極探索汽車和3C之外的業(yè)績增長點，如半導(dǎo)體、光伏、鋰電等。2022年全球半導(dǎo)體市場規(guī)模達(dá)5735億美元，隨著AI帶動算力芯片設(shè)計、制造、封裝等產(chǎn)業(yè)需求，半導(dǎo)體擴(kuò)產(chǎn)有望帶動工業(yè)機(jī)器人建設(shè)需求。IT架構(gòu)是智能化核心，軟件重要性有望逐步提升工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈：可分為上游核心零部件、中游機(jī)器人本體及軟件以及下游系統(tǒng)集成及應(yīng)用三個環(huán)節(jié)。上游核心零部件包括傳感器、控制器、減速器、伺服系統(tǒng)，傳感器主要分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器，伺服系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)兩個部件；中游包括機(jī)器人本體制造及配套軟件產(chǎn)品；下游包括系統(tǒng)集成及應(yīng)用，系統(tǒng)集成即將各種機(jī)器人、傳感器、控制器、軟件等組合以形成一個完整的自動化生產(chǎn)線，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用覆蓋廣泛，其中主要應(yīng)用領(lǐng)域為汽車制造、電子電氣、食品制造、金屬加工及制藥行業(yè)等。上游核心零部件為工業(yè)機(jī)器人主要成本來源，盈利能力強勁。從成本來看，2020年工業(yè)機(jī)器人60%的成本由上游核心零部件構(gòu)成，其中減速器、伺服系統(tǒng)、控制器分別占比35%、25%、10%，機(jī)器人本體僅占比15%。從毛利率來看，盈利能力較強的環(huán)節(jié)主要集中在上游核心零部件，2020年減速器、伺服系統(tǒng)、控制器的毛利率分別約為40%、35%和25%，中游本體制造毛利率較低僅15%，下游系統(tǒng)集成毛利率較高為35%。以ABB為例，按照具體功能結(jié)構(gòu)，我們可以將工業(yè)機(jī)器人核心部件歸納為：感知層、執(zhí)行層、決策層。具體來看：感知層：工業(yè)機(jī)器人的信息最初來源傳感器是機(jī)器人的“感知器官”，是機(jī)器人實現(xiàn)與環(huán)境交互及精準(zhǔn)運動的信息來源。傳感器用來感應(yīng)和采集各種信息，并按照一定規(guī)律將被測量的信息轉(zhuǎn)化成便于傳輸和處理的有用信號。傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，其中敏感元件是指傳感器中直接感應(yīng)被測量的部分，轉(zhuǎn)換元件是指傳感器能將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換為適于傳輸和處理的電信號部分。傳感器一般分為內(nèi)部和外部傳感器，內(nèi)部傳感器主要測量機(jī)器人內(nèi)部系統(tǒng)狀態(tài)，如溫度、轉(zhuǎn)速、電壓等；外部傳感器主要測量外界環(huán)境的信息，包括位置傳感器、速度傳感器、力傳感器、視覺傳感器等。機(jī)器人傳感器市場規(guī)模穩(wěn)步增長，市場集中度較低。根據(jù)MordorIntelligence預(yù)測，全球機(jī)器人傳感器市場規(guī)模預(yù)計將從2023年的6.16億美元升至2028年的9.24億美元，2024-2028年CAGR為8.4%。機(jī)器人傳感器市場主要參與者來自全球不同國家的眾多企業(yè)，包括瑞士寶盟集團(tuán)、泰科電子；美國ATI、Tekscan、Futek、森薩塔、霍尼韋爾；日本發(fā)那科、TDK、歐姆龍集團(tuán)等。力傳感器是工業(yè)機(jī)器人的重要傳感器，ABB集成力控技術(shù)是力傳感器主要技術(shù)之一。工業(yè)機(jī)器人大多為機(jī)械臂形態(tài)，由機(jī)器人的動力關(guān)節(jié)和連接桿件組成，力傳感器可以對機(jī)械臂上的力度進(jìn)行實時監(jiān)控并進(jìn)行反饋。隨著機(jī)器人向智能化發(fā)展，對與外界交互的柔順控制需求更高，對力控技術(shù)提出了更高的要求。為了提高傳感器的靈活度和精度，2014年ABB成功開發(fā)了集成力控技術(shù)，基于此技術(shù)，ABB提供3種集成式力控傳感器，兼容其IRB140到IRB6700的大部分工業(yè)機(jī)器人。配備該技術(shù)的機(jī)器人能根據(jù)外部實時回饋信號應(yīng)對制造過程中的細(xì)微變化，像人類一樣拿捏易碎物品或執(zhí)行精密作業(yè)，編程時間也可縮短。執(zhí)行層：決定工業(yè)機(jī)器人實際運動的準(zhǔn)確度機(jī)器人的“肌肉”——伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是機(jī)器人的“肌肉”，是一種自動控制系統(tǒng)，能夠精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個過程。伺服系統(tǒng)由驅(qū)動器、驅(qū)動電機(jī)、伺服編碼器及配套軟件組成。伺服驅(qū)動器控制伺服電機(jī)，其作用是將控制信號轉(zhuǎn)換為電機(jī)運動的驅(qū)動信號，一般通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機(jī)進(jìn)行控制，實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位。伺服電機(jī)是控制機(jī)械元件進(jìn)行運轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，接收到伺服驅(qū)動器的驅(qū)動信號后，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，即將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服編碼器一般安裝在伺服電機(jī)末端，用于測量轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速，是伺服系統(tǒng)的信號反饋裝置，對伺服系統(tǒng)的精度有著關(guān)節(jié)作用。ABB伺服驅(qū)動器及伺服電機(jī)產(chǎn)品性能優(yōu)越，覆蓋電壓及功率范圍較大。ABB的伺服驅(qū)動器能滿足大部分電壓范圍應(yīng)用場合，定位精度較高。MicroFlexe190和MotiFlexe180高度集成了以太網(wǎng)的靈活連接和電機(jī)反饋技術(shù)，并針對要求苛刻的運動應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化。ABB伺服電機(jī)也同樣擁有完整的產(chǎn)品系列，功率覆蓋范圍滿足大部分應(yīng)用場合，高轉(zhuǎn)速及高轉(zhuǎn)矩滿足能夠?qū)崿F(xiàn)高動態(tài)響應(yīng)及精準(zhǔn)控制。ABB為其伺服產(chǎn)品提供了專門的選型和調(diào)試工具。Servosize是針對ABB伺服產(chǎn)品的選型工具，支持的產(chǎn)品有MotiFlexe180、MicroFlexe190和E530伺服驅(qū)動器以及eSM、DSM和HDS伺服電機(jī)。MintWorkbench、ServoComposer和AutomationBuilder是針對ABB產(chǎn)品的編程和調(diào)試工具。MintWorkbench可用于MotiFlexe180和MicroFlexe190伺服驅(qū)動器的編程和調(diào)試，ServoComposer可用于E530伺服驅(qū)動器的調(diào)試，而AutomationBuilder則可用于運動控制PLC的編程和調(diào)試。機(jī)器人的“關(guān)節(jié)”——減速器減速器機(jī)器人的“關(guān)節(jié)”，是連接伺服電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間裝置。減速器通過齒輪嚙合將伺服電機(jī)高轉(zhuǎn)速的動力轉(zhuǎn)化為低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩的機(jī)械運動傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，起到匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。減速器的輸出轉(zhuǎn)速、傳動精度、輸出轉(zhuǎn)矩等決定了對應(yīng)運動軸的運動速度、定位精度和承載能力。一般來說，工業(yè)機(jī)器人的每一個關(guān)節(jié)都需要搭配一個減速器，工業(yè)機(jī)器人大多為六軸，故一般一臺工業(yè)機(jī)器人需要六個減速器。減速器可以分為諧波減速器和RV減速器，諧波減速器使用簡單、精度較高，但結(jié)構(gòu)剛性不及RV減速器，日本哈莫納科為全球最大諧波減速器生產(chǎn)商；RV減速器結(jié)構(gòu)剛性較好、輸出轉(zhuǎn)矩大，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、制造成本高、傳動精度略低，日本納博特斯克為全球最大RV減速器生產(chǎn)商。工業(yè)機(jī)器人企業(yè)減速器自產(chǎn)程度較低，大多采取外購。減速器市場集中程度較高，據(jù)哈工大2021年發(fā)布的《中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》，日本哈默納科、納博特斯克和住友占據(jù)了85%的份額，其中納博特斯克是RV減速器的發(fā)明者，占據(jù)全球工業(yè)機(jī)器人減速器市場的60%，并在以及數(shù)控機(jī)床自動換刀（ATC）裝置的RV減速器市場占比80%，工業(yè)機(jī)器人四大家族減速器自產(chǎn)能力較弱，均外購納博特斯克的減速器。日本哈默納科是全球最早研發(fā)生產(chǎn)諧波減速器的企業(yè)，減速器市場占比第二位15%。決策層：決定工業(yè)機(jī)器人性能的關(guān)鍵控制器在機(jī)器人結(jié)構(gòu)中承擔(dān)“小腦”的作用，是決定機(jī)器人性能的主要因素?？刂破鹘邮諅鞲行畔⒉?jù)此生成對應(yīng)的控制指令，控制機(jī)器人完成動作任務(wù)。控制器包括硬件和軟件兩部分，硬件為控制計算機(jī)和示教器，其中示教器是進(jìn)行機(jī)器人手動操縱及配置與編程的手持裝置；軟件主要為以控制算法為核心的運用軟件和系統(tǒng)?？刂破鞯墓ぷ髟硎菍z測單元的輸入信號與設(shè)定值信號進(jìn)行比較，并對偏差信號進(jìn)行運算，然后將運算結(jié)果輸出到執(zhí)行器，又執(zhí)行器改變操縱變量再輸出到被控對象。以ABB為例，OmniCore工業(yè)機(jī)器人控制器為工業(yè)機(jī)器人提供強勁性能。其中C系列是OmniCore家族的緊湊型控制器，不僅在尺寸上大大減小，而且具備靈活的集成能力；E系列是超緊湊控制器，旨在滿足客戶運行緊湊電子產(chǎn)品裝配線的需要；V系列（特韌型）是模塊化OmniCore控制器系列中的中型控制器，主要面向工業(yè)環(huán)境中的中型和大型機(jī)器人進(jìn)行優(yōu)化，例如MH/MT、弧焊。ABB的IRC5是機(jī)器人控制器技術(shù)的行業(yè)標(biāo)桿。ABBIRC5控制器包含單柜型、雙柜型和緊湊型，其中單柜型IRC5由控制器和FlexPendant示教器兩個硬件部分組成。使用者可以在FlexPendant示教器或FlexPendant示教器上的RobotStudio上對機(jī)器人進(jìn)行編程。此外，IRC5采取靈活的模塊化分布設(shè)計。模塊化分布設(shè)計較集中式控制器更為靈活，IRC5由控制模塊和驅(qū)動模塊組成，可選增過程模塊，使得IRC5可以靈活控制一臺六軸機(jī)器人和伺服驅(qū)動工件定位器。其中，控制模塊自帶主計算機(jī)，能夠執(zhí)行高級控制算法，為多達(dá)36個伺服軸進(jìn)行復(fù)合路徑計算，并可指揮四個驅(qū)動模塊。此外，IRC5還提供靈活性、安全性、模塊化、應(yīng)用程序接口、多機(jī)器人控制和PC工具支持。ABB控制器由其優(yōu)越的運動控制技術(shù)支持。QuickMove、TrueMove和MultiMove是ABB的核心運動控制技術(shù)，它們對于機(jī)器人的精度、速度、周期時間、可編程性以及與外部設(shè)備同步性等機(jī)器人性能指標(biāo)的提升起到了重要作用。TrueMove保證了機(jī)器人的路徑精度，能夠確保不論速度或運行模式如何，甚至是在安全保護(hù)停止、進(jìn)程停止、程序停止或斷電后，機(jī)器人的運動路徑也會遵循編程路徑；QuickMove則能夠在短時間內(nèi)實現(xiàn)運動控制，可以根據(jù)不同的工作任務(wù)自動優(yōu)化軸的加速度和速度，從而實現(xiàn)更高效、更精準(zhǔn)的運動控制，提高機(jī)器人的生產(chǎn)效率和精度，循環(huán)速度比競爭對手快25%；MultiMove的引入進(jìn)一步鞏固了ABB在先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)和功能方面的領(lǐng)先地位，可以確保多達(dá)4臺機(jī)器人協(xié)同運行。貝加萊控制系統(tǒng)為ABB機(jī)器人提供強大集成架構(gòu)。據(jù)公司官網(wǎng)，2017年4月ABB宣布收購貝加萊，貝加萊在工業(yè)軟件行業(yè)處于領(lǐng)先地位，是PLC、工業(yè)PC機(jī)、伺服系統(tǒng)控制的真正領(lǐng)導(dǎo)者，其擁有完整的集成架構(gòu)。2019年，ABB和貝加萊聯(lián)合開發(fā)了一種將ABB機(jī)器人集成到貝加萊機(jī)器控制系統(tǒng)中的解決方案。該方案簡化了機(jī)器人的編程，實現(xiàn)工作臺和機(jī)器人的并行工作、提高了機(jī)器人運動和傳感器的同步、實現(xiàn)對機(jī)器人的仿真模擬，使開發(fā)更加便捷。IT架構(gòu)：軟件地位有望逐步提升以ABB為例，工業(yè)機(jī)器人IT架構(gòu)是決策系統(tǒng)的底座。在工業(yè)機(jī)器人的決策系統(tǒng)中，我們看到控制器起到了調(diào)度機(jī)器人行為、執(zhí)行復(fù)雜指令的重要作用。拆解決策系統(tǒng)來看，底層的基礎(chǔ)控制硬件和控制軟件，是工業(yè)機(jī)器人IT架構(gòu)中的核心底座。硬件：主控設(shè)備由DSQC1000主計算機(jī)等核心硬件構(gòu)成。單柜型IRC5搭載DSQC1000主計算機(jī)，是整個控制器的大腦，用來接收機(jī)器人運動數(shù)據(jù)和外圍信號，并將信號發(fā)送到各單元；軸計算機(jī)接收機(jī)器人軸串行測量板返回的位置數(shù)據(jù)，并與原來的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和運算輸出新的位置和速度控制參數(shù)；主伺服驅(qū)動器用來驅(qū)動分布在機(jī)器人6個軸上的伺服電機(jī)；I/O模塊用來連接外部信號，是用戶自定義的輸入、輸出信號板；安全面板用來連接安全相關(guān)的信號，正常工作時LED燈保持點亮。軟件：一般由操作系統(tǒng)和算法庫構(gòu)成。操作系統(tǒng)主要包括VxWor（嵌入式實時操作系統(tǒng)）及使用較多的開源操作系統(tǒng)WindowsCE、嵌入式Linux、嵌入式Linux、μC/OS-Ⅱ以及通用ROS平臺。其中算法庫包括底層算法庫和應(yīng)用工藝算法庫，底層算法庫是直接在計算機(jī)操作系統(tǒng)上開發(fā)出的算法，控制算法用來規(guī)劃機(jī)器人的運動點位，動力學(xué)算法用來識別機(jī)身負(fù)載物的轉(zhuǎn)動慣量；應(yīng)用工藝算法庫是軟件使用人員二次開發(fā)的算法。RobotWare是ABB嵌入式工業(yè)機(jī)器人控制器專用軟件系列，用于控制ABB公司生產(chǎn)的各種工業(yè)機(jī)器人。所含選購插件可為機(jī)器人用戶提供一系列豐富系統(tǒng)功能，如多任務(wù)并行、對機(jī)器人傳輸文件信息、外部系統(tǒng)通信、先進(jìn)運動任務(wù)等。ABB還提供各種針對不同應(yīng)用場景下不同功能的軟件包。包括噴涂軟件包、上下料軟件包、拾料軟件包、機(jī)加工軟件包、切割軟件包、碼垛軟件包、PickMaster揀選包裝軟件包等。為焊接、切割、拾料、碼垛等專門環(huán)節(jié)提供了定制化的軟件服務(wù)，提高特定生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工作效率。此外，工業(yè)機(jī)器人的編程方法一般包括示教編程和虛擬仿真編程。示教編程需要由操作者對機(jī)器人進(jìn)行逐步的作業(yè)引導(dǎo)，通過示教器操作告知機(jī)器人需要完成的動作，示教操作完成后即生成程序，機(jī)器人即可按照生成的程序復(fù)現(xiàn)全部示教動作，適用于自動生產(chǎn)線等重復(fù)作業(yè)機(jī)器人。虛擬仿真編程是通過編程軟件實現(xiàn)編程和仿真兩個功能，不僅可以編寫程序，還可以對機(jī)器人運動進(jìn)行模擬仿真以驗證程序有效性。虛擬仿真編程需要配備機(jī)器人廠家專門的編程軟件，例如ABB的RobotStudio。RobotStudio是ABB機(jī)器人仿真和編程軟件，一方面提供可視化編程環(huán)境是機(jī)器人編程更加靈活高效，另一方面強大的仿真功能可以幫助用戶進(jìn)行機(jī)器人應(yīng)用程序的開發(fā)和測試。2023年1月，ABB通過云功能增強了其RobotStudio機(jī)器人編程和仿真軟件，新的RobotStudioCloud使個人和團(tuán)隊能夠在任何設(shè)備上遠(yuǎn)程實時協(xié)作進(jìn)行機(jī)器人單元設(shè)計。IT架構(gòu)：軟件地位有望逐步提升。我們認(rèn)為，隨著工業(yè)機(jī)器人向智能化發(fā)展，已經(jīng)逐步進(jìn)入軟件定義階段，機(jī)器人不再是一個機(jī)械制造品（迭代慢/軟硬高度耦合），而逐步演化為IT產(chǎn)品（迭代快速/軟硬解耦）。不論是操作系統(tǒng)、算法庫、還是編程開發(fā)軟件，在機(jī)器人迭代過程中，正扮演著越來越重要的角色，軟件算法的差異將對機(jī)器人最終能夠?qū)崿F(xiàn)的智能化水平產(chǎn)生重要影響。基于此，我們看好機(jī)器人產(chǎn)業(yè)變革下，IT軟件發(fā)展機(jī)遇，軟件地位有望逐步提升。AI賦能有望助力產(chǎn)業(yè)變革加速到來產(chǎn)業(yè)趨勢：工業(yè)機(jī)器人正在向具身智能演進(jìn)ChatGPT將人類從機(jī)器人流程中的in-the-loop變?yōu)閛n-the-loop。目前，機(jī)器人pipeline（流程）需要一個專門的工程師in-the-loop編寫代碼來改進(jìn)流程。而ChatGPT的引入，可以替代人類在循環(huán)中的位置，人類（技術(shù)或非技術(shù)均可）用戶可以以on-the-loop的形式，通過高級語言命令與語言模型交互，實現(xiàn)無縫部署各種平臺和任務(wù)。人類用戶在機(jī)器人pipeline中評估ChatGPT輸出的質(zhì)量和安全性。人類在機(jī)器人pipeline中的任務(wù)主要包括：1）定義高級機(jī)器人函數(shù)庫。高級機(jī)器人函數(shù)庫（high-levelrobotfunctionlibrary）一方面面向機(jī)器人平臺，能夠調(diào)用和指導(dǎo)機(jī)器人相關(guān)動作；另一方面面向ChatGPT，保證庫中函數(shù)的命名應(yīng)能便于ChatGPT理解和遵循。2）構(gòu)建prompt。Pompt描述任務(wù)目標(biāo)，并標(biāo)識允許ChatGPT使用的高級函數(shù)庫中的函數(shù)。此外，還可以包括約束信息，或者告知ChatGPT如何組織其響應(yīng)。3）分析評估ChatGPT輸出結(jié)果并反饋。用戶以on-the-loop的形式，通過直接分析或模擬來評估ChatGPT輸出的代碼，并就輸出代碼的質(zhì)量和安全性向ChatGPT提供反饋。4）迭代。不斷迭代chatgpt生成的結(jié)果直到符合人類預(yù)期，并確保最終的代碼可以部署到機(jī)器人上執(zhí)行。簡單任務(wù)：ChatGPT能夠以zero-shot的方式解決簡單的機(jī)器人任務(wù)。對于簡單的機(jī)器人任務(wù)，用戶只需提供prompt和函數(shù)庫描述，不需要提供具體的代碼示例，ChatGPT即可zero-shot解決時空推理、控制真實無人機(jī)和無人機(jī)工業(yè)檢測等問題。1）時空推理：要求ChatGPT控制一個平面機(jī)器人，用視覺伺服捕捉籃球位置。2）真實世界無人機(jī)飛行：使用ChatGPT和API控制一個真實的無人機(jī)，完成物體尋找任務(wù)。3）AirSim工業(yè)檢測：基于AirSim模擬器，利用ChatGPT控制模擬域無人機(jī)進(jìn)行工業(yè)巡檢。復(fù)雜任務(wù)：在人類用戶on-the-loop交互下，ChatGPT能夠完成更復(fù)雜的機(jī)器人控制任務(wù)。對于更復(fù)雜的問題，ChatGPT沒法zero-shot完成或者完成效果有限，此時人類用戶可以以文本反饋交互的方式輔助ChatGPT，完成課程學(xué)習(xí)、AirSim避障等任務(wù)。1）課程學(xué)習(xí)：教授ChatGPT簡單的拾取和放置物體技能，并將所學(xué)會的技能按邏輯組合用于更復(fù)雜的區(qū)塊排列任務(wù)。2）AirSim避障：ChatGPT構(gòu)建了避障算法的大部分關(guān)鍵模塊，但仍需要人工反饋無人機(jī)朝向等部分信息。人工反饋均是高級的自然語言，但ChatGPT能夠理解并在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行代碼修正。落地情況：ABB等頭部廠商積極擁抱產(chǎn)業(yè)變化工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域AI應(yīng)用還處于探索階段，賦能部分智能識別和智能編程環(huán)節(jié)。以ABB為例，通過其人工智能機(jī)器人物品揀選器賦能電商物流領(lǐng)域。根據(jù)Statista的數(shù)據(jù)，未來五年內(nèi)全球電子商務(wù)收入預(yù)計將增長50%以上，從2019年的1.7萬億歐元增至2024年的2.6萬億歐元。ABB積極發(fā)掘人工智能機(jī)器人解決方案在物流、倉儲、包裹和郵件分揀等廣泛應(yīng)用中的巨大機(jī)遇，據(jù)公司官網(wǎng)，20