當(dāng)前，全球機(jī)器人市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，工業(yè)機(jī)器人市場增速回落，服務(wù)、特種機(jī)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(jī)協(xié)作不斷深入，產(chǎn)品在教育陪護(hù)、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(jī)器人智能應(yīng)用，全球機(jī)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(jī)器人迎來發(fā)展黃金時代

2019年，全球機(jī)器人市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)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(jī)器人159.2億美元，服務(wù)機(jī)器人94.6億美元，特種機(jī)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(jī)器人市場結(jié)構(gòu)

（一）工業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)器人市場，也使全球工業(yè)機(jī)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(jī)器人使用密度已經(jīng)達(dá)到85臺/萬人。2018年全球工業(yè)機(jī)器人銷售額達(dá)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(dá)到19.8億美元。2019年，隨著工業(yè)機(jī)器人進(jìn)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(jī)器人銷售額及增長率

（二）服務(wù)機(jī)器人

新一代人工智能興起，行業(yè)迎來快速發(fā)展新機(jī)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(jī)器人應(yīng)用場景和服務(wù)模式正不斷拓展，帶動服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模高速增長。2014年以來全球服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模年均增速達(dá)21.9%，2019年全球服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)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(jī)器人、醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人和公共服務(wù)機(jī)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(jī)器人市場規(guī)模占比最高達(dá)44%，分別高于醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人、公共服務(wù)機(jī)器人17、16個百分點(diǎn)。

資料來源：IFR，中國電子學(xué)會整理

圖32014-2021年全球服務(wù)機(jī)器人銷售額及增長率

（三）特種機(jī)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(jī)器人整機(jī)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(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均增速達(dá)12.3%，2019年全球特種機(jī)器人市場規(guī)模將達(dá)到40.3億美元；至2021年，預(yù)計全球特種機(jī)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(jī)器人創(chuàng)新和市場推廣方面全球領(lǐng)先。美國提出“機(jī)器人發(fā)展路線圖”，計劃將特種機(jī)器人列為未來15年重點(diǎn)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(diǎn)和目標(biāo)。日本提出“機(jī)器人革命”戰(zhàn)略，涵蓋特種機(jī)器人、新世紀(jì)工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人三個主要方向，計劃至2020年實(shí)現(xiàn)市場規(guī)模翻番，擴(kuò)大至12萬億日元，其中特種機(jī)器人將是增速最快的領(lǐng)域。歐盟啟動全球最大民用機(jī)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(jī)器人在內(nèi)的機(jī)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(jī)器人銷售額及增長率

輕型化、柔性化、智能化趨勢明顯，實(shí)踐應(yīng)用場景持續(xù)拓展

全球機(jī)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(jī)械控制、傳感器、自動化、計算機(jī)、生命科學(xué)等各個方面，大量學(xué)科在相互交融促進(jìn)中快速發(fā)展，技術(shù)創(chuàng)新趨勢主要圍繞人機(jī)協(xié)作、人工智能和仿生結(jié)構(gòu)三個重點(diǎn)展開。

（一）工業(yè)機(jī)器人

輕型化、柔性化發(fā)展提速，人機(jī)協(xié)作不斷走向深入

工業(yè)機(jī)器人更小、更輕、更靈活。當(dāng)前，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用場景愈加廣泛，苛刻的生產(chǎn)環(huán)境對機(jī)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(jī)器人正向著小型化、輕型化、柔性化的方向發(fā)展，類人精細(xì)化操作能力不斷增強(qiáng)。例如，日本SMC致力于為機(jī)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(jī)器人N2，可在現(xiàn)有同級別機(jī)械臂60%的工位空間內(nèi)完成靈活操作；折疊手臂六軸機(jī)器人N6采用內(nèi)部走線設(shè)計，其折疊手臂可自然進(jìn)入高層設(shè)備、機(jī)器、架子等狹窄空間；T3緊湊型SCARA機(jī)器人將控制器內(nèi)置，避免了在設(shè)置和維護(hù)過程中進(jìn)行復(fù)雜的布線，大大提高了成本效率并保持較低的總運(yùn)行成本。德國費(fèi)斯托（Festo）的新型全氣動驅(qū)動機(jī)械臂，將剛性的“抓取”轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝缘摹皣　保芡瓿伸`活抓取不同大小部件的任務(wù)。

人機(jī)協(xié)作成為重要發(fā)展方向。隨著機(jī)器人易用性、穩(wěn)定性以及智能水平的不斷提升，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸由搬運(yùn)、焊接、裝配等操作型任務(wù)向加工型任務(wù)拓展，人機(jī)協(xié)作正在成為工業(yè)機(jī)器人研發(fā)的重要方向。傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人必須遠(yuǎn)離人類，在保護(hù)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(jī)器人的應(yīng)用效果。人機(jī)協(xié)作將人的認(rèn)知能力與機(jī)器人的效率結(jié)合在一起，從而使人可以安全、簡便的進(jìn)行使用。例如，瑞士ABB的雙臂人機(jī)協(xié)作機(jī)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(yùn)動。德國庫卡（KUKA）的協(xié)作機(jī)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(yùn)動。優(yōu)傲e-Series協(xié)作式機(jī)器人可設(shè)定機(jī)械臂保護(hù)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(jī)器人

認(rèn)知智能取得一定進(jìn)展，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程持續(xù)加速

認(rèn)知智能支撐服務(wù)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新突破。人工智能技術(shù)是服務(wù)機(jī)器人在下一階段獲得實(shí)質(zhì)性發(fā)展的重要引擎，目前正在從感知智能向認(rèn)知智能加速邁進(jìn)，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(rèn)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(jìn)步。例如，英特爾開展自適應(yīng)機(jī)器人的交互研究，實(shí)現(xiàn)低成本、多種服務(wù)、良好易用的機(jī)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(jī)器人CIMON于2018年7月抵達(dá)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(jī)器人進(jìn)一步向各應(yīng)用場景滲透。隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)步，智能服務(wù)機(jī)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(jī)器人、送餐機(jī)器人向情感機(jī)器人、陪護(hù)機(jī)器人、教育機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人、超市機(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)行按摩和理療。三星推出健康管理服務(wù)機(jī)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(jī)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(qiáng)

技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)智能水平大幅提升。當(dāng)前特種機(jī)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(jī)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(jī)電信息處理與識別技術(shù)不斷進(jìn)步，特種機(jī)器人已逐步實(shí)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(jī)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(jìn)一步打破了傳統(tǒng)的機(jī)械模式，提升了特種機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)性。例如，德國費(fèi)斯托公司研制的仿生狐蝠可通過集成機(jī)載電子板與外置的運(yùn)動追蹤系統(tǒng)的相互配合，實(shí)現(xiàn)在特定空間內(nèi)進(jìn)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(jī)器人已具備一定水平的自主智能，通過綜合運(yùn)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(jī)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(tuán)隊開發(fā)出地圖繪制機(jī)器人UX-1RoboticExplorer，配備數(shù)字?jǐn)z像頭、旋轉(zhuǎn)激光線投影儀、多光譜相機(jī)、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(jī)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(shí)現(xiàn)在粗糙不平坦的地形上自主進(jìn)行滑行、轉(zhuǎn)彎和上下坡。隨著特種機(jī)器人的智能性和對環(huán)境的適應(yīng)性不斷增強(qiáng)，其在軍事、防暴、消防、采掘、建筑、交通運(yùn)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(jìn)

當(dāng)前，機(jī)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(jī)器人、災(zāi)后救援機(jī)器人、深海采礦機(jī)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(jī)器人智能應(yīng)用發(fā)展先機(jī)。

（一）工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成布局重點(diǎn)，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(jìn)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(jī)器人龍頭企業(yè)紛紛落子工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，例如，庫卡機(jī)器人可與基于云技術(shù)的庫卡Connect相連，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時查看和分析工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)，減少系統(tǒng)停機(jī)時間、進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)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(jī)器人端到端的數(shù)字解決方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控、配置和大數(shù)據(jù)應(yīng)用，進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率和節(jié)約成本。

重點(diǎn)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(shí)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(shí)現(xiàn)自動化系統(tǒng)中的機(jī)床、機(jī)器人、周邊設(shè)備及傳感器的連接并進(jìn)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(jī)打造的智能工廠e-F@ctory，強(qiáng)調(diào)“人、機(jī)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(dá)到推動高端制造和提高企業(yè)價值的效果。安川電機(jī)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(jī)試圖通過對自身機(jī)器人、電機(jī)等自動化零件組合和集成控制，實(shí)現(xiàn)更智能的制造解決方案。

（二）服務(wù)機(jī)器人

無人車獲科技龍頭高度關(guān)注，仿人機(jī)器人研發(fā)再度迎來突破

科技龍頭企業(yè)重點(diǎn)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(jìn)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(jìn)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(yàn)，2018年宣布聯(lián)合大眾汽車、冠軍汽車集團(tuán)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(yùn)行。

企業(yè)加快仿人機(jī)器人設(shè)計研發(fā)步伐。當(dāng)前，機(jī)器人正快速向人類的日常生活滲透，家庭、教育、陪護(hù)和醫(yī)療等行業(yè)應(yīng)用的服務(wù)機(jī)器人越來越多。與此同時，隨著技術(shù)不斷創(chuàng)新，機(jī)器人模仿人類行為的能力逐步提高，人形機(jī)器人的設(shè)計也得到進(jìn)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(jī)器人Atlas又掌握了跑步上臺階、行走獨(dú)木橋等能力，驅(qū)動系統(tǒng)和動態(tài)運(yùn)動控制系統(tǒng)不斷增強(qiáng)，行動能力越來越逼近人類。

（三）特種機(jī)器人

災(zāi)后救援機(jī)器人研制成熱點(diǎn)，采礦機(jī)器人開始向深?？臻g拓展

企業(yè)聚焦災(zāi)后救援機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)及企業(yè)投入重金加大對救災(zāi)、仿生等特種機(jī)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(jī)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(jī)械臂上對攝像頭對現(xiàn)場進(jìn)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(jī)器人系統(tǒng)，適應(yīng)石化廠、核電站等人類難以進(jìn)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(jī)器人。隨著人類需求的不斷上升和超強(qiáng)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(jī)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(jī)器動力公司打造了世界上首批深海挖礦機(jī)器人，這些機(jī)器人在接近零度和超過150個大氣壓下操作，最小的機(jī)器人體重達(dá)200噸，配有攝像頭以及3D聲納傳感器。機(jī)器人三個一組，協(xié)同作業(yè)。由名為“輔助切割機(jī)”和“主切割機(jī)”的機(jī)器人打開通路，并由名為“收集機(jī)”的機(jī)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。