當(dāng)前，全球機器人市場規(guī)模持續(xù)擴大，工業(yè)機器人市場增速回落，服務(wù)、特種機器人增速穩(wěn)定。技術(shù)創(chuàng)新圍繞仿生結(jié)構(gòu)、人工智能和人機協(xié)作不斷深入，產(chǎn)品在教育陪護、醫(yī)療康復(fù)、危險環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)拓展，企業(yè)持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品性能，前瞻布局機器人智能應(yīng)用，全球機器人產(chǎn)業(yè)正穩(wěn)步增長。

全球整體市場規(guī)模持續(xù)增長，服務(wù)機器人迎來發(fā)展黃金時代

2019年，全球機器人市場規(guī)模預(yù)計將達到294.1億美元，2014-2019年的平均增長率約為12.3%。其中，工業(yè)機器人159.2億美元，服務(wù)機器人94.6億美元，特種機器人40.3億美元。

資料來源：IFR，中國電子學(xué)會整理

圖12019年全球機器人市場結(jié)構(gòu)

（一）工業(yè)機器人

銷量穩(wěn)步增長，亞洲市場依然最具潛力

目前，工業(yè)機器人在汽車、電子、金屬制品、塑料及化工產(chǎn)品等行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著性能的不斷提升，以及各種應(yīng)用場景的不斷明晰，2014年以來，工業(yè)機器人的市場規(guī)模正以年均8.3%的速度持續(xù)增長。IFR報告顯示，2018年中國、日本、美國、韓國和德國等主要國家銷售額總計超過全球銷量的3/4，這些國家對工業(yè)自動化改造的需求激活了工業(yè)機器人市場，也使全球工業(yè)機器人使用密度大幅提升，目前在全球制造業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)機器人使用密度已經(jīng)達到85臺/萬人。2018年全球工業(yè)機器人銷售額達到154.8億美元，其中亞洲銷售額104.8億美元，歐洲銷售額28.6億美元，北美地區(qū)銷售額達到19.8億美元。2019年，隨著工業(yè)機器人進一步普及，銷售額將有望接近160億美元，其中亞洲仍將是最大的銷售市場。

資料來源：IFR，中國電子學(xué)會整理

圖22014-2021年全球工業(yè)機器人銷售額及增長率

（二）服務(wù)機器人

新一代人工智能興起，行業(yè)迎來快速發(fā)展新機遇

隨著信息技術(shù)快速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)快速普及，以2006年深度學(xué)習(xí)模型的提出為標(biāo)志，人工智能迎來第三次高速發(fā)展。與此同時，依托人工智能技術(shù)，智能公共服務(wù)機器人應(yīng)用場景和服務(wù)模式正不斷拓展，帶動服務(wù)機器人市場規(guī)模高速增長。2014年以來全球服務(wù)機器人市場規(guī)模年均增速達21.9%，2019年全球服務(wù)機器人市場規(guī)模預(yù)計將達到94.6億美元，2021年將快速增長突破130億美元。2019年，全球家用服務(wù)機器人、醫(yī)療服務(wù)機器人和公共服務(wù)機器人市場規(guī)模預(yù)計分別為42億美元、25.8億美元和26.8億美元，其中家用服務(wù)機器人市場規(guī)模占比最高達44%，分別高于醫(yī)療服務(wù)機器人、公共服務(wù)機器人17、16個百分點。

資料來源：IFR，中國電子學(xué)會整理

圖32014-2021年全球服務(wù)機器人銷售額及增長率

（三）特種機器人

新興應(yīng)用持續(xù)涌現(xiàn)，各國政府相繼展開戰(zhàn)略布局

近年來，全球特種機器人整機性能持續(xù)提升，不斷催生新興市場，引起各國政府高度關(guān)注。2014年以來全球特種機器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均增速達12.3%，2019年全球特種機器人市場規(guī)模將達到40.3億美元；至2021年，預(yù)計全球特種機器人市場規(guī)模將超過50億美元。其中，美國、日本和歐盟在特種機器人創(chuàng)新和市場推廣方面全球領(lǐng)先。美國提出“機器人發(fā)展路線圖”，計劃將特種機器人列為未來15年重點發(fā)展方向；2018年提出《無人系統(tǒng)綜合路線圖》，明確特種無人系統(tǒng)未來發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)主題、階段重點和目標(biāo)。日本提出“機器人革命”戰(zhàn)略，涵蓋特種機器人、新世紀(jì)工業(yè)機器人和服務(wù)機器人三個主要方向，計劃至2020年實現(xiàn)市場規(guī)模翻番，擴大至12萬億日元，其中特種機器人將是增速最快的領(lǐng)域。歐盟啟動全球最大民用機器人研發(fā)項目，計劃到2020年投入28億歐元，開發(fā)包括特種機器人在內(nèi)的機器人產(chǎn)品并迅速推向市場。

資料來源：IFR，中國電子學(xué)會整理

圖42014-2021年全球特種機器人銷售額及增長率

輕型化、柔性化、智能化趨勢明顯，實踐應(yīng)用場景持續(xù)拓展

全球機器人基礎(chǔ)與前沿技術(shù)正在迅猛發(fā)展，涉及工程材料、機械控制、傳感器、自動化、計算機、生命科學(xué)等各個方面，大量學(xué)科在相互交融促進中快速發(fā)展，技術(shù)創(chuàng)新趨勢主要圍繞人機協(xié)作、人工智能和仿生結(jié)構(gòu)三個重點展開。

（一）工業(yè)機器人

輕型化、柔性化發(fā)展提速，人機協(xié)作不斷走向深入

工業(yè)機器人更小、更輕、更靈活。當(dāng)前，工業(yè)機器人的應(yīng)用場景愈加廣泛，苛刻的生產(chǎn)環(huán)境對機器人的體積、重量、靈活度等提出了更高的要求。與此同時，隨著研發(fā)水平不斷提升、工藝設(shè)計不斷創(chuàng)新，以及新材料相繼投入使用，工業(yè)機器人正向著小型化、輕型化、柔性化的方向發(fā)展，類人精細化操作能力不斷增強。例如，日本SMC致力于為機器人研制高品質(zhì)的末端執(zhí)行器，研發(fā)的新型汽缸體積縮小了40%以上，質(zhì)量最高減輕了69%，耗氣量最高減少了29%。日本愛普生首款新型折疊手臂六軸機器人N2，可在現(xiàn)有同級別機械臂60%的工位空間內(nèi)完成靈活操作；折疊手臂六軸機器人N6采用內(nèi)部走線設(shè)計，其折疊手臂可自然進入高層設(shè)備、機器、架子等狹窄空間；T3緊湊型SCARA機器人將控制器內(nèi)置，避免了在設(shè)置和維護過程中進行復(fù)雜的布線，大大提高了成本效率并保持較低的總運行成本。德國費斯托（Festo）的新型全氣動驅(qū)動機械臂，將剛性的“抓取”轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝缘摹皣　?，能完成靈活抓取不同大小部件的任務(wù)。

人機協(xié)作成為重要發(fā)展方向。隨著機器人易用性、穩(wěn)定性以及智能水平的不斷提升，機器人的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸由搬運、焊接、裝配等操作型任務(wù)向加工型任務(wù)拓展，人機協(xié)作正在成為工業(yè)機器人研發(fā)的重要方向。傳統(tǒng)工業(yè)機器人必須遠離人類，在保護圍欄或者其他屏障之后，以避免人類受到傷害，這極大的限制了工業(yè)機器人的應(yīng)用效果。人機協(xié)作將人的認知能力與機器人的效率結(jié)合在一起，從而使人可以安全、簡便的進行使用。例如，瑞士ABB的雙臂人機協(xié)作機器人YuMi可與工人一起協(xié)同工作，在感知到人的觸碰后，會立刻放慢速度，最終停止運動。德國庫卡（KUKA）的協(xié)作機器人LBRiiwa可以以每秒10毫米或50毫米的速度抵近物體，并在遇到阻礙后立刻停止運動。優(yōu)傲e-Series協(xié)作式機器人可設(shè)定機械臂保護性停止的停止時間和停止距，并內(nèi)置力傳感器提高精度和靈敏度，滿足更多應(yīng)用場景的需求。

（二）服務(wù)機器人

認知智能取得一定進展，產(chǎn)業(yè)化進程持續(xù)加速

認知智能支撐服務(wù)機器人實現(xiàn)創(chuàng)新突破。人工智能技術(shù)是服務(wù)機器人在下一階段獲得實質(zhì)性發(fā)展的重要引擎，目前正在從感知智能向認知智能加速邁進，并已經(jīng)在深度學(xué)習(xí)、抗干擾感知識別、聽覺視覺語義理解與認知推理、自然語言理解、情感識別與聊天等方面取得了明顯的進步。例如，英特爾開展自適應(yīng)機器人的交互研究，實現(xiàn)低成本、多種服務(wù)、良好易用的機器人交互。由德國宇航中心、空中客車公司和IBM合作開發(fā)的球形智能機器人CIMON于2018年7月抵達國際空間站，可與宇航員友好交談，具備向宇航員和相關(guān)人員提供技術(shù)幫助、警示系統(tǒng)故障等功能。

智能服務(wù)機器人進一步向各應(yīng)用場景滲透。隨著人工智能技術(shù)的進步，智能服務(wù)機器人產(chǎn)品類型愈加豐富，自主性不斷提升，由市場率先落地的掃地機器人、送餐機器人向情感機器人、陪護機器人、教育機器人、康復(fù)機器人、超市機器人等方向延伸，服務(wù)領(lǐng)域和服務(wù)對象不斷拓展。特別是在醫(yī)療服務(wù)機器人領(lǐng)域，臨床應(yīng)用日益活躍，產(chǎn)品體系逐漸豐富。例如，新加坡AiTreat的按摩機器人艾瑪內(nèi)置傳感器可測量肌腱和肌肉的硬度，通過人工智能和基于云計算的方法計算出最佳按摩方式，模仿人類的手掌和拇指來進行按摩和理療。三星推出健康管理服務(wù)機器人SamsungBotCare，能快速獲取血壓、心率等健康數(shù)據(jù)，為用戶提供睡眠質(zhì)量監(jiān)控、緊急呼叫服務(wù)、減壓音樂治療、藥物攝入量跟蹤以及體育鍛煉指導(dǎo)等智能服務(wù)，幫助用戶管理日常身體健康。

（三）特種機器人

結(jié)合感知技術(shù)與仿生等新型材料，智能性和適應(yīng)性不斷增強

技術(shù)進步促進智能水平大幅提升。當(dāng)前特種機器人應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，所處的環(huán)境變得更為復(fù)雜與極端，傳統(tǒng)的編程式、遙控式機器人由于程序固定、響應(yīng)時間長等問題，難以在環(huán)境快速改變時作出有效的應(yīng)對。隨著傳感技術(shù)、仿生與生物模型技術(shù)、生機電信息處理與識別技術(shù)不斷進步，特種機器人已逐步實現(xiàn)“感知-決策-行為-反饋”的閉環(huán)工作流程，在某些特定場景下，具備了初步的自主能力。與此同時，包括液態(tài)金屬控制技術(shù)和基于肌電信號的控制技術(shù)在內(nèi)的前沿科技將推動新型材料在機器人領(lǐng)域的使用和普及，仿生新材料與剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)也進一步打破了傳統(tǒng)的機械模式，提升了特種機器人的環(huán)境適應(yīng)性。例如，德國費斯托公司研制的仿生狐蝠可通過集成機載電子板與外置的運動追蹤系統(tǒng)的相互配合，實現(xiàn)在特定空間內(nèi)進行半自主飛行，可用于軍事偵察和通信領(lǐng)域。

替代人類在更多復(fù)雜環(huán)境中從事作業(yè)。當(dāng)前特種機器人已具備一定水平的自主智能，通過綜合運用視覺、壓力等傳感器，深度融合軟硬系統(tǒng)，以及不斷優(yōu)化控制算法，特種機器人已能完成定位、導(dǎo)航、避障、跟蹤、場景感知識別、行為預(yù)測等任務(wù)。例如，歐盟UNEXMI項目團隊開發(fā)出地圖繪制機器人UX-1RoboticExplorer，配備數(shù)字攝像頭、旋轉(zhuǎn)激光線投影儀、多光譜相機、伽馬輻射探測器等多種探測感知設(shè)備，可以自動在水下漫游并繪制3D地圖。美國加州大學(xué)伯克利分校研發(fā)的漂移板雙足機器人CassieCal，配備全新的傳感器、控制系統(tǒng)、路徑規(guī)劃系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)，可以精確估算行駛速度并有效規(guī)避障礙物，實現(xiàn)在粗糙不平坦的地形上自主進行滑行、轉(zhuǎn)彎和上下坡。隨著特種機器人的智能性和對環(huán)境的適應(yīng)性不斷增強，其在軍事、防暴、消防、采掘、建筑、交通運輸、安防監(jiān)測、空間探索、防爆、管道建設(shè)等眾多領(lǐng)域都具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

企業(yè)愈加注重產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)新，網(wǎng)絡(luò)化與智能化布局齊頭并進

當(dāng)前，機器人領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)加大研發(fā)力度，聚焦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和智能工廠解決方案，重視無人車、仿人機器人、災(zāi)后救援機器人、深海采礦機器人等產(chǎn)品研發(fā)，不斷創(chuàng)新產(chǎn)品形態(tài)，優(yōu)化產(chǎn)品性能，搶占機器人智能應(yīng)用發(fā)展先機。

（一）工業(yè)機器人

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成布局重點，智能工廠解決方案加速落地

行業(yè)龍頭發(fā)力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。隨著新一代信息技術(shù)與制造業(yè)進一步加速融合，制造業(yè)愈加顯著地表現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化、智能化的前沿發(fā)展趨勢，機器人龍頭企業(yè)紛紛落子工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，例如，庫卡機器人可與基于云技術(shù)的庫卡Connect相連，實現(xiàn)機器人與設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，實時查看和分析工業(yè)機器人的運行狀態(tài)，減少系統(tǒng)停機時間、進行預(yù)測性維護等，并通過大數(shù)據(jù)分析持續(xù)提高生產(chǎn)率、質(zhì)量和靈活性。ABB推出ABBAbility工業(yè)云平臺，并與華為展開合作聯(lián)合研發(fā)機器人端到端的數(shù)字解決方案，實現(xiàn)機器人遠程監(jiān)控、配置和大數(shù)據(jù)應(yīng)用，進一步提升生產(chǎn)效率和節(jié)約成本。

重點企業(yè)聚焦智能工廠解決方案。當(dāng)前，全球制造業(yè)格局面臨重大調(diào)整，智能工廠作為工業(yè)智能化發(fā)展的重要實踐模式，已經(jīng)引發(fā)行業(yè)的廣泛關(guān)注。例如，發(fā)那科（Fanuc）設(shè)立FanucIntelligentEdgeLinkandDrive（FIELD）平臺，能實現(xiàn)自動化系統(tǒng)中的機床、機器人、周邊設(shè)備及傳感器的連接并進行數(shù)據(jù)分析，提高生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)質(zhì)量、效率、靈活度以及設(shè)備的可靠性。三菱電機打造的智能工廠e-F@ctory，強調(diào)“人、機器和IT協(xié)同”，可以根據(jù)數(shù)量、品種、交貨期等指標(biāo)的變更，靈活調(diào)整生產(chǎn)節(jié)奏，削減企業(yè)總成本以達到推動高端制造和提高企業(yè)價值的效果。安川電機推出i3-Mechatronics概念，其中i3指的是integrated（集成）、intelligent（智能）、innovative（革新），安川電機試圖通過對自身機器人、電機等自動化零件組合和集成控制，實現(xiàn)更智能的制造解決方案。

（二）服務(wù)機器人

無人車獲科技龍頭高度關(guān)注，仿人機器人研發(fā)再度迎來突破

科技龍頭企業(yè)重點布局無人車。隨著深度學(xué)習(xí)算法的興起，人工智能技術(shù)取得了顯著進步，目前已在無人車等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，以谷歌、英特爾為代表的全球科技龍頭企業(yè)紛紛展開布局。例如，美國谷歌旗下自動駕駛公司W(wǎng)aymo計劃在美國密歇根州建立世界上第一家專門生產(chǎn)自動駕駛汽車的工廠，將致力于大規(guī)模生產(chǎn)可在特定地理區(qū)域內(nèi)和特定條件下進行完全自我控制的L4級自動駕駛汽車。英特爾自2017年收購以色列科技公司Mobileye以來，加快布局無人駕駛，2017年開展全天無人駕駛試驗，2018年宣布聯(lián)合大眾汽車、冠軍汽車集團致力于自動出租車服務(wù)商業(yè)化，2019年著手部署無人駕駛出租車，并計劃2020年在耶路撒冷地區(qū)試運行。

企業(yè)加快仿人機器人設(shè)計研發(fā)步伐。當(dāng)前，機器人正快速向人類的日常生活滲透，家庭、教育、陪護和醫(yī)療等行業(yè)應(yīng)用的服務(wù)機器人越來越多。與此同時，隨著技術(shù)不斷創(chuàng)新，機器人模仿人類行為的能力逐步提高，人形機器人的設(shè)計也得到進一步推廣。例如，在經(jīng)歷了液壓驅(qū)動后空翻、倒地自行爬起、基于視覺和激光感知的物體識別和規(guī)避障礙能力的大幅提升，2019年波士頓動力的人形機器人Atlas又掌握了跑步上臺階、行走獨木橋等能力，驅(qū)動系統(tǒng)和動態(tài)運動控制系統(tǒng)不斷增強，行動能力越來越逼近人類。

（三）特種機器人

災(zāi)后救援機器人研制成熱點，采礦機器人開始向深?？臻g拓展

企業(yè)聚焦災(zāi)后救援機器人研發(fā)。近年來全球多發(fā)的自然災(zāi)害、恐怖活動、武力沖突等對人們的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成了極大的威脅。為提高危機應(yīng)對能力，減少不必要的傷亡以及爭取最佳救援時間，各國相關(guān)機構(gòu)及企業(yè)投入重金加大對救災(zāi)、仿生等特種機器人的研發(fā)支持力度，并形成系列成果。例如，波士頓動力的SpotMini機器狗在建筑工地環(huán)境下流暢地上下樓梯、繞過障礙物，并且能夠使用機械臂上對攝像頭對現(xiàn)場進行檢查，環(huán)境適應(yīng)性不斷提高，未來可用于危險環(huán)境下的定位搜索任務(wù)。日本三菱重工推出可與消防員協(xié)同工作的消防機器人系統(tǒng)，適應(yīng)石化廠、核電站等人類難以進入的火災(zāi)現(xiàn)場，提供多種方案的消防救援方案。

采礦活動向海底延伸催生深海采礦機器人。隨著人類需求的不斷上升和超強度開采，全球陸地礦產(chǎn)資源大量消耗，海底礦藏成為新的目標(biāo)，聯(lián)合國國際海底管理局（ISA）已批準(zhǔn)20余份海底探索和采礦合同，涵蓋數(shù)十萬平方英里海域，深海采礦機器人成為海底勘探與礦藏挖掘的主力。例如，鸚鵡螺礦業(yè)公司委托英國企業(yè)Soil機器動力公司打造了世界上首批深海挖礦機器人，這些機器人在接近零度和超過150個大氣壓下操作，最小的機器人體重達200噸，配有攝像頭以及3D聲納傳感器。機器人三個一組，協(xié)同作業(yè)。由名為“輔助切割機”和“主切割機”的機器人打開通路，并由名為“收集機”的機器人通過內(nèi)部的管道吸取海水、泥漿，遞送到海面的船只中。