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機器人正向我們走來

文章來源:APS研究
2022-08-27
作者:經濟日報
機器人   

真假難辨的仿生機器人、會跳“踢踏舞”的機器狗、可完成骨科手術的醫療機器人、耐高溫的消防偵察機器人……前不久在北京亦創國際會展中心落幕的2022世界機器人大會上,130余家企業和科研機構攜500余件展品亮相,集中展示了機器人在制造、建筑、醫療、農業、礦山、物流等諸多領域的創新應用,不僅讓觀眾真切感受到機器人技術為生產生活帶來的巨大變化,更成為透視我國機器人產業發展趨勢的重要窗口。

下探:向精密加工擴展

機器人被譽為“制造業皇冠頂端的明珠”,其研發、制造、應用已成為衡量一個國家科技創新水平和高端制造業水平的重要標志。國際機器人聯合會統計數據顯示,2021年,全球工業機器人安裝量創歷史新高,達到48.7萬臺。機器人產業正在迎來創新發展、提檔加速的重要機遇期。

“經過產學研用各界共同努力,中國機器人產業發展邁上新臺階,已成為全球機器人最大應用市場?!惫I和信息化部副部長辛國斌介紹,工業機器人正由過去主要從事搬運、上下料等簡單操作,向裝配、打磨、拋光等高精度、高靈敏的精密加工場景擴展。

一組數據印證了我國工業機器人不斷向縱深發展的態勢:

2021年,我國機器人全行業營業收入超過1300億元,工業機器人產量達36.6萬臺,比2015年增長10倍,穩居全球第一大工業機器人市場,應用領域覆蓋60個行業大類168個行業中類。其中,制造業機器人密度達到322臺/萬人,比2012年增長13倍,以工業機器人為核心的智能制造系統已成為制造業數字化轉型的動力之源。

在“機器人+制造”展區,來自安川首鋼機器人有限公司的7臺藍色工業機器人吸引了不少觀眾的注意。工件打碼、弧焊、恒力打磨、位置識別、涂膠、鉚接……它們靈活揮舞著機械臂,完成了數十個工藝流程,屏幕上實時顯示著各個工序的電流、電壓、坐標、能耗等參數。據了解,這套運行高效的機器人已在上百條國內新能源汽車領域的電池盒生產線落地使用。

“從型材切割、氣密檢測到完成包裝,只需400秒就能生產出一臺新能源電池盒?!痹摴狙邪l工程師郭超告訴記者,通過引入3D視覺、力控、AMR、5G等技術,機器人可以精準感知工件的生產狀態,各道工序一氣呵成,也便于后期對每一個產品進行質量追溯。

在人工智能、新型傳感、生物仿生、新材料等多種技術融合驅動下,機器人向復雜精密場景滲透的步伐不斷加快。能應對角焊縫件、坡口件、圓弧件等不同類型復雜工件的“智能焊將”,能在列車車底、鐵路鋼軌、輸電線路等不同場景進行監測的“巡檢尖兵”,能吸附在船板一邊除銹一邊回收廢水的“美容大師”……一批機器人“能工巧匠”不斷突破極限,在替代人們“接手”量大面廣的重復性工作之后,開始探索完成更多“看似不可能完成的任務”。

拓寬:應用場景百花齊放

大會期間,“機器人+”概念備受關注。能給豬仔注射疫苗的畜牧機器人、可以自動鋪設地磚的建筑機器人、有望實現老人陪護和教育科普功能的仿生機器人……從工廠車間到田間地頭,從浩瀚太空到萬里深海,從國之重器到百姓生活,機器人能力的邊界持續拓展,在倉儲運輸、醫療康復、農林畜牧、商業服務等領域形成了多樣化的應用場景。

北京航空航天大學研究員、博士生導師陶永表示,疫情之下,各行業使用機器人的意愿進一步提升,“無接觸經濟”為我國服務機器人市場帶來新需求,加速了服務機器人向各領域滲透的步伐。最新數據顯示,到2024年,隨著新興場景的進一步拓展,中國服務機器人市場規模將有望突破100億美元。

在眾多場景中,一批已經上崗或是即將上崗的“機器人醫生”無疑是今年的一大熱點。在展區現場,工作人員向記者展示了天璣Ⅱ骨科手術機器人的工作原理。

“手術機器人在骨科手術中能有效避免人手顫抖的缺陷,減少出血量和手術損傷,降低患者術后感染和并發癥,加速患者康復?!睋榻B,這款手術機器人的臨床精度可達1mm以內,應用于脊柱和創傷骨科手術,不僅讓常規手術微創化、復雜手術標準化,也顯著減少了醫務人員的術中輻射。據了解,天璣骨科手術機器人目前已在包括北京積水潭醫院在內的國內150余家醫療機構完成了近3萬例手術。

北京天智航醫療科技股份有限公司總裁馬敏用“小步快跑”來概括當下醫療服務機器人行業的發展。在他看來,隨著國內機器人在算力、機械臂精度和操控能力等方面具備了一定基礎,醫療服務機器人行業進入了百花齊放、百家爭鳴的階段。

縱觀國內醫療機器人市場,已有不少企業在疾病篩、查、診、療等細分賽道展開布局。能種植牙齒的口腔手術機器人、可完成顱內活檢的腦出血機器人、能實現關節置換的手術機器人、可幫助殘障人士獨立行走的外骨骼機器人……各種類型的“機器人醫生”在提高術中視野清晰度、改進手術流程、提升治療精準性、最大限度減少患者創傷等方面發揮了重要作用,描繪出一副充滿想象的“智能醫學”新場景。

“未來,醫療機器人將在臨床中發揮更大優勢。一方面,聚焦解決傳統醫療手段的痛點,幫助患者得到更好治療,實現更快康復;另一方面,緩解醫務工作者學習曲線過長的問題,促進優質醫療資源向基層醫院下沉,為分級診療提供新的解決方案?!瘪R敏說。

摸高:強鏈補鏈突破瓶頸

盡管我國機器人產業發展態勢良好,但技術積累薄弱、高端供給缺乏的問題依然存在。核心零部件決定了機器人的質量、可靠性和價格。作為機器人的“心臟”和“大腦”,高精密減速器和控制器的成本約占機器人總成本近一半的比例。

“目前,我國機器人產業的核心零部件進口依賴度仍然在七成以上,國產工業機器人關鍵零部件相比世界先進水平仍落后5年至10年?!北本┙洕夹g開發區管委會副主任劉力指出,加快國產機器人關鍵核心零部件的研發、生產、應用,增強我國機器人產業鏈、供應鏈韌性,對推動機器人產業高質量發展至關重要。

“智慧醫療的痛點在于技術積累不足,持續發展比較難?!奔幽么蠊こ淘涸菏?、南方科技大學講席教授孟慶虎表示,手術機器人目前只完成了從0到1的階段,未來道路仍然漫長,亟待解決核心關鍵零部件的國產化以及對增強現實導航、專用機械臂的需求等問題?!皬臉訖C到產品,從產品到商品,每一步都要經歷重重考驗,只有擁有原始創新,才能實現引領?!泵蠎c虎說。

本次大會上,30多家機器人關鍵零部件企業帶來了包括控制器、減速器、伺服系統、傳感器及末端執行器等核心產品。記者在會上看到,越來越多創新企業走上“自研”之路,努力突破瓶頸。

目前,國內廠商攻克了減速器、控制器、伺服系統等關鍵核心零部件領域的部分難題,核心零部件國產化的趨勢逐漸顯現。截至2021年年底,機器人領域專精特新“小巨人”企業數量達到了101家,涵蓋了整機核心零部件和系統集成等各類企業。

杭州申昊科技股份有限公司副總經理熊俊杰告訴記者,此前德國單線激光雷達與美國多線激光雷達傳感器的進口價格昂貴且貨期較長,得益于國內產業鏈成熟,采用國產替代后,性能更好、價格更低,且貨期短、售后及時,總體成本下降到原先的20%。

對此,云啟資本合伙人陳昱分析稱,核心零部件國產化替代加速使得機器人制造成本逐年降低,并得到更廣泛的應用。有了量的積累和應用場景的反饋,又反過來驅動上游核心零部件產能和質量的進一步提升,形成正向循環?!斑^去10年,機器人零部件國產化比例迅速提高,到2021年,絕大多數核心零部件國產化占比超過了50%?!标愱耪f。

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