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服务机器人深度系列报告之海外篇(一)

2016-01-29 来源: 作者:


核心提示:根据IFR统计,2014年,专业服务机器人总销量2.42万台,同比上升11.5%,个人/家庭服务机器人总销量470万台,同比增长28%。未来三年内,专业服务型机器人的销售量会增加到15.2万台,个人/家庭用服务机器人的全球销量将...

报告要点

  

全球行业趋势分析

预计世界服务机器人2018年市场规模是2014年的五倍:根据IFR统计,2014年,专业服务机器人总销量2.42万台,同比上升11.5%,个人/家庭服务机器人总销量470万台,同比增长28%。未来三年内,专业服务型机器人的销售量会增加到15.2万台,个人/家庭用服务机器人的全球销量将高达2590万台,市场规模约为2014年的5倍。

  

世界服务机器人竞争格局

核心企业各有所长,跨界巨头强势涌入:目前世界上有25个国家400多家企业涉足服务机器人领域。其中,iRobot专注于家庭服务机器人;Intuitive Surgical致力于医用机器人; Aldebaran SAS专业提供个人机器人;Boston dynamics则主要开发军用机器人。近年来,谷歌、亚马逊、微软、阿里、富士康和软银等巨头先后在服务机器人领域布局,试图赢得战略先机。

  

龙头企业经营扫描:研发实力和应用场景选取是成功关键

服务机器人发展的核心是人工替代,人工替代需要综合考虑市场规模与技术成熟度。纵观全球产业化较为成功的服务机器人企业,均具备专业的科研团队和强大的研发实力,且创始人多为机器人领域的专家、教授。其应用场景的选择都满足了用户体验好、市场空间广、未来应用可延展这三大要求。

  

服务机器人行业迈向精细化分工和跨界整合,有可能成为下一代智能终端

未来信息技术与服务机器人制造业将会发生深度融合,服务机器人有望成为继电脑、手机之后的新一代智能终端,成为虚拟世界联系物理世界的重要人工智能载体。

  

1.服务机器人概况

  

1.1定义:用于非制造业的服务型机器人

国际上通常从机器人应用环境出发,将机器人分为两大类,工业机器人和服务机器人。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。服务机器人是机器人家族中的年轻成员,指除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人。通常我们把一些贴近人们生活的机器人也列入其中。

  

1.2 服务机器人的类型

服务机器人的应用范围很广,涵盖了维护、保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等领域。可根据用途分为个人/家用服务机器人和专业服务机器人。

1.3 四大因素驱动服务机器人行业快速发展

  

1.3.1 服务机器人起源于机器替代人工

服务机器人在世界范围具有巨大的发展潜力,在发达的国家,服务机器人的发展更是有着广阔的市场。目前世界上至少有48个国家在发展机器人,其中25个国家已涉足到服务机器人的研发。服务机器人的发展本质上是机器替代人工的结果。服务机器人替代人力表现在两个方面:一是比人工更加经济;二是实现人工所不能。可以说人工替代将是历史的发展必然,服务机器人的发展顺应历史潮流。

  

相比于工业机器人,服务机器人更靠近下游终端消费者,因此服务机器人的客户群体更加广泛。更加靠近终端消费者使得服务机器人具备耐用消费品如电子类、家电类产品的属性。由于服务场景千差万别,因此服务机器人的种类、功能等各不相同。从这个角度来看,服务机器人的市场空间将比工业机器人更加广阔。

  

1.3.2 机器替代人工来自四大因素驱动

劳动力成本上升。由于发达国家的劳动力价格日趋上涨而且人们越来越不愿意从事自己不喜欢干的工作,类似于清洁、看护、保安等工作在发达国家从事的人越来越少。这种简单劳动力的不足使服务机器人有着巨大的市场。

  

经济水平的提高。随着经济水平的上升,人们可支配收入的增加,使得人们能够购买服务机器人来解放简单的重复劳动,获得更多的空闲时间。技术进步驱动服务机器人快速发展。

  

科技的发展。进入互联网时代后人类的科学技术迅猛发展,得益于计算机和微芯片的发展,智能机器人更新换代的速度越来越快,成本下降,能实现的功能越来越多,实现更便捷更安全更精确。

  

老龄化问题。全球人口的老龄化带来大量的问题,社会保障和服务、看护的需求更加紧迫,和医疗看护人员不足的冲突激化,服务机器人作为良好的解决方案有巨大的发展空间。

  

2 服务机器人产业上游连接零部件供应商,下游面向终端用户

  

2.1 服务机器人产业链

服务机器人行业的产业链可以分为上游、中游和下游。上游企业是指生产各种服务机器人所需零部件的零部件供应商或材料供应商。其中,主要零部件包括自动焊机、电子器件、微处理器、机器人用伺服电机、高精度减速器、机加件、气动元器件、传感器、电池、单板机等,归属于标准零部件、电子设备以及电子元器件等。中游制造环节包括总装厂、操作系统提供商、云系统提供商等。服务机器人产业的下游则主要是医疗、家用、农用、军事等行业和领域。

2.2 服务机器人核心技术

  

2.2.1 传感器是上游技术核心

相比工业机器人,服务机器人对精度的要求苛刻程度较小,而对智能的要求更高。因此以往机器人产业的进入壁垒高性能交流伺服电机和高精密减速器大大降低,而传感器、信号处理算法、运动规划算法将成为新的核心技术。

  

传感器是实现服务机器人功能的关键,工业机器人工作环境是已知和结构化的,而服务机器人工作环境是未知的,需要通过大量的传感器判断环境情况,从而做出反应。传感器对于服务机器人的重要程度远远超过工业机器人。

  

除了目前已经比较成熟的压力、温度、接近和气体传感器之外,正在研发的核心传感器还包括深度传感器。深度传感器是机器人用来识别空间,判断“我在哪里?”和“我可以去哪?”的传感器。此外,服务机器人一般需要自主移动,这对传感器的微型化和集成化也提出了更高的要求。

  

2.2.2 中下游的核心竞争点是人工智能

人工智能技术是服务机器人的核心技术。麻省理工学院的温斯顿教授认为:“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。”概括起来,人工智能研究如何让计算机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作,研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。

  

人工智能技术包括:机器视觉,指纹识别,人脸识别,视网膜识别,虹膜识别,掌纹识别,专家系统,自动规划,智能搜索,定理证明,博弈,自动程序设计,智能控制,机器人学,语言和图像理解,遗传编程等。这些都是服务型机器人的核心技术。

  

3 世界服务机器人行业方兴未艾,全球巨头战略加盟

  

3.1 服务机器人萌芽于上世纪90年代,历经20年快速发展

美国于1962 开发出了全球第一代工业机器人,服务型机器人的起步相对较晚,第一代服务机器人的创造者是享有“机器人之父”美誉的恩格尔伯格先生。

  

恩格尔伯格是世界上最著名的机器人专家之一,1958年他建立了Unimation公司,并于1959年研制出了世界上第一台工业机器人,对创建机器人工业作出了杰出的贡献。1983年,就在工业机器人销售日渐火爆的时候,恩格尔伯格和他的同事们毅然将Unimation公司买给了西屋公司,并创建了TRC公司,开始研制服务机器人。 医院用的“护士助手”机器人是TRC公司的第一个产品,也是全球首个服务型机器人,它1990年开始出售,目前已在世界各国几十家医院投入使用。

  

从第一代“护士助手”机器人开始,发达国家纷纷进入了服务机器人的研发行列,在过去的20年间,服务机器人行业发展迅速,目前已经研制出了很多有代表性的服务机器人,其应用的范围也在逐步扩大。

  

目前国际上服务机器人主要由美、日、中、德、韩五国主导着全球技术的研发。技术发展主要趋势为智能化、标准化、网络化,并呈现三大态势:一是由简单机电一体化装备,向以机电一体化和智能化等方面发展;二是由机器人单一作业向群体交流、远程学习和网络服务等方面发展;三是由研制单一复杂系统,向将其核心技术、核心模块嵌入于先进制造等相关装备方面发展。

 

3.2 服务机器人市场2014年呈现爆发式增长,未来前景不可估量

  

3.2.1专业服务机器人销量上升11.5%,未来3年持续走高

根据IFR发布的2015年世界服务机器人统计报告,专业服务机器人2014年总销量为2.42万台,与2013年的2.17万台相比上升了11.5%,总销售额为37.7亿美元,同比上升3%。其中,防卫和安全类的机器人销量最多,为11000台,占专业服务机器人总销量的45%,销售额为10.23亿,占专业服务机器人总销量的27%,相比于2013年上升了13.5%。农业用服务机器人的总销量为5740台,占全部销量的24%,销售额为9.89亿美元,占总销售额的26%。

  

根据IFR报告中的预测,2015-2018年期间,专业服务型机器人的销售量会增加到15.2万台左右,市场规模会上升至196亿美元,接近2014年市场规模的5倍。

3.2.2 个人/家庭用机器人市场规模将过百亿

根据IFR发布的2015年世界服务机器人统计报告,2014年,个人/家庭服务机器人的总销量为470万台,与2013年相比增长了28%,总销售额达22亿美元。

  

根据IFR报告中的预测,未来清洁机器人会首先打入家庭市场,2015-2018年期间,扫地机器人的全球销量将达到2500万台,拖地机器人的销量会达到49.6万台。未来三年内,个人/家庭用服务机器人的全球销量将高达2590万台,市场规模高达到122亿美元,超过2014年市场规模的5倍。

 

3.3 世界发达国家将服务机器人技术上升至国家战略

主要发达国家均将机器人技术上升至国家战略,重视服务机器人的发展。机器人技术作为衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志,近年来全球主要发达国家纷纷出台政策支持服务机器人技术的发展,并制定技术发展路线图。

  

3.3.1 美国:机器人发源地,将服务机器人技术列为经济发展的核心技术

美国是机器人的发源地,1962 年就开发出了第一代工业机器人,机器人技术在国际上一直处于领先地位,技术全面、先进、适应性强。限于国内就业压力和制造业转移的大背景,至上世纪末美国本土工业机器人没有得到长足的发展,企业和机构研究的精力基本上集中于军事、航空等特殊领域的专业服务机器人。美国的服务机器人市场占全球市场约60%的份额。

  

2011 年6 月,奥巴马宣布启动《先进制造伙伴计划》,计划投资28 亿美元,重点开发基于移动互联技术,以智能化为主要方向的第三代智能机器人。一方面加大对新材料的研发力度,力争大幅降低机器人自重与负载比,一方面加快发展视觉、触觉等人工智能技术,如视觉装配的控制和导航。

  

2013 年3 月,美国发布了“Robot Map-From Internet to Robotics”,预测机器人将影响人类生活和经济社会发展的各个方面,将机器人定位于与上世纪互联网同等重要的地位,并把机器人技术列为美国实现制造业变革、促进经济发展的核心技术。根据世界技术评估中心的数据,目前美国机器人技术的全面性、精确性、适应性均超过他国家,机器人语言研究水平更高居世界之首。这些技术与其固有的信息网络技术优势融合,为机器人智能化奠定了先进、可靠的基础。

  

3.3.2 日本:人口老龄化催生服务机器人迅猛发展

日本是机器人生产、研发和使用大国,一直以来将机器人作为一个战略产业,在发展技术和资金方面一直给予大力支持。上世纪 60 年代,日本从美国引进工业机器人技术,通过引进、消化、吸收、再创新,于1980 年率先实现了工业机器人的产业化应用,至1990 年日本工业机器人保有量约占全球总量的60%。

  

2002 年,日本经济产业省开始实施“21 世纪机器人挑战计划”,将机器人产业作为高端产业加以扶持。采取了加大研究与开发支持力度、开发新一代机器人应用和人机友好型机器人等扶持措施,力图将领先的工业机器人技术扩展到服务机器人领域,以服务家庭、医疗保健、公共娱乐和防灾等社会事业。2006-2010年间,日本每年投入1000 万美元用于攻克服务机器人的关键技术。

  

近年来,随着老龄化的不断加剧,日本将发展机器人作为迎接高龄化社会和解决劳动力短缺的重要途径列入“经济成长战略”,将研发和生产的重点从工业机器人转向能够护理病人、料理家务、陪伴老人的家庭服务性机器人。2013 年,日本政府拨款23.9 亿日元,帮助24 家企业开发和推广护理机器人。2014 年8 月,日本新能源及产业技术综合开发机构(NEDO)公布了《机器人白皮书》,提议充分利用机器人技术解决人口减少问题等社会课题。日本还计划至2020 年,实现产业机器人市场规模翻番,扩大至1.2 万亿日元(约合人民币732 亿元), 主要增量将集中在服务机器人。护理和医用机器人领域的市场规模也将达到1.2 万亿日元,是现在的20 倍。

  

3.3.3 韩国:将服务机器人技术列为未来国家发展的发动机产业

韩国在上世纪 90 年代初从日本引进了机器人技术,首先应用在工业机器人领域。通过十多年在本国汽车和电子产业的大量应用,建成了较为完善的工业机器人产业化体系。2000 年后,韩国政府陆续发布多项政策支持第三代智能机器人的研发与应用。2003 年韩国产业资源部公布了“十大未来成长动力产业”,其中就包括智能工业机器人。

 

2010 年12 月,韩国知识经济部发布了《服务型机器人产业发展战略》。通过开创新市场来缩小与技术领先国家的差距,积极培育服务型机器人产业,计划至2018年将韩国机器人的全球市场份额提升至20%,同时实现国内产值79亿美元,出口25 亿美元。2012 年10 月韩国公布了《机器人未来战略展望2022》,焦点为支持韩国企业进军国际市场,抢占智能机器人产业化的先机。2014 年8 月,韩国贸易工业和能源部宣布了2018 年到期的第二个智能机器人开发五年计划,侧重于通过技术与其他产业如制造业和服务业的融合实现扩张,首要发展服务机器人,例如求援和康复医疗机器人。

  

目前,韩国公司已推出了一些可以市场化的机器人产品。与此同时,韩国将服务机器人技术列为未来国家发展的10大“发动机”产业,对服务机器人技术给予重点扶持。

  

3.3.4 欧盟:启动了全球最大的民用机器人研发计划

20 世纪70 年代中后期,德国政府在推行“改善劳动条件计划”时,强制规定部分有危险、有毒、有害的工作岗位必须以机器人来代替人工,为机器人的应用开启了初始的市场。1980 年代德国开始向服务机器人领域进军,成果显著,2004 年不来梅大学推出了智能化FRIENDⅡ,该系统集成了模块化手臂和5 指手抓,并利用视觉伺服帮助残疾人操作手臂;而Care-0-BotⅡ系统能够帮助残疾人和老年人独立生活。

  

2014 年6 月,欧盟启动了全球最大民用机器人研发计划“SPARC”,计划到2020 年投入28 亿欧元,机器人在制造业、农业、健康、交通、安全和家庭等领域的应用都将被纳入该计划。

  

3.4 世界服务机器人行业竞争格局:百花齐放,各有所长

  

3.4.1 世界服务机器人公司概览

目前世界上至少有48个国家在发展机器人,其中25个国家已涉足服务型机器人开发。在日本、北美和欧洲,迄今已有7种类型计40余款服务型机器人进入实验和半商业化应用在服务机器人领域,发展处于前列的国家中,西方国家以美国、德国和法国为代表,亚洲以日本和韩国为代表。

 

3.4.1 iRobot:研发实力成就专业素养,清洁机器人全球领军者

iRobot是美国一家以清洁机器人为主的综合性服务机器人全球提供商。创立于1990年,总部位于美国马萨诸塞州的贝德福德,在美国加利福尼亚、英国、中国大陆及中国香港都有办公地点,雇员528 人(13 年底)。其创始人为美国麻省理工学院计算机科学与人工智慧实验室教授罗德尼·布鲁克斯及其学生科林·安格尔、海伦·格雷钠。

 

iRobot是家用服务机器人的开启者,2002年成功研发了吸尘机器人Roomba,这是全球第一台真正意义上的家用服务机器人。在iRobot,每一个机器人诞生的标准只有一个,“专业而实用”。因其高度专业,波音公司、思科、英特尔纷纷与其合作,将服务机器人解决方案引入更多领域。

  

iRobot的业务部门分为家用机器人、军用机器人和新技术机器人,主要产品为家庭用清洁机器人,以及执行战场侦查和炸弹处理的专业服务机器人等。家居清洁机器人目前以扫地和拖地机器人为主。通过零售商向全球消费者销售产品,并向美国军队和政府机构出售产品。

  

iRobot的产品战略布局以家居机器人为主。家居器人所需投入成本较其它产品低,生产技术相对成熟,是iRobot公司收入的主要来源,为新研发的更高级产品提供资金支持。

在家用机器人中,iRobot 又以清洁机器人见长。IRobot 生产的Roomba 系列运用了第二代光学肮污感应侦测器(Dirt Detect Series 2),采用光学声波感应来扫荡脏污及残余垃圾,集中地执行清扫任务并确保地板的干净整洁。Roomba 系列之所以能够成为一款革命性的家用机器人产品,主要原因在于iRobot 运用了独家研发的人工智能系统iAdapt 技术,让机器人有序实现感知、思考、清扫三部曲,使Roomba 机器人能在不同的家具环境中采取不同的清扫行为,以适应全球不同的家居环境。

在新兴机器人方面,iRobot重点推出的是远程呈现机器人,力图丰富人类的交互方式。iRobot的Ava系列产品已经开始在远程办公和远程医疗领域探索应用,该产品可以通过iPad 或Android 平板电脑进行操作,集成了3D、声纳和激光等技术,可以在真实复杂的环境中自主移动和产生交互行为。基于该产品,2011年,iRobot 宣布投资600 万美元来加强与远程医疗解决方案提供商InTouch Health 的合作。同时,iRobot 还通过与思科的合作,在远程办公领域推广该产品。iRobot 还计划通过为Ava 增加操作手等方式,在未来为人类提供更多的现实服务。

  

iRobot自2004年开始实现正收入,过去的十年收入增长迅速。2014年实现营收55.68 亿美元,同比上涨14.3%。 2013年收入48.7亿美元,同比增长10.47%。营收上升的同时公司的净利润上升了170多倍。

十年来,iRobot始终处于市场快速扩张阶段。国际销售占比逐年增长,2012 年国外收入超过国内收入,2014 国外收入占比达61%。

iRobot 在家居清洁机器人市场上处于领先地位,已经打通了全球销售的网络,在各大市场的表现都远远领先于其它企业。2014 年iRobot 扫地机器人占北美市场比例为82%,占欧洲、中东及非洲市场(EMEA)61%,占环太平洋与日本市场(APAC)67%。2015年刚公布的半年报中,iRobot 预计家用机器人全年销售额同比增幅为19%-23%。


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