在原先，機器人的三大核心零部件是控制系統(tǒng)中的控制器、驅(qū)動系統(tǒng)中的伺服電機和機械系統(tǒng)中的精密減速器。如今，機器人的主體框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)落實，更多機器人已經(jīng)開始深入到各類場景中，這也帶來了視覺、力覺、一體化執(zhí)行機構(gòu)等新的零部件方向。

2023年世界機器人大會上不難發(fā)現(xiàn)這種新趨勢。本次140余家中外知名機器人企業(yè)攜帶的近600件展品，無論是ABB、FESTO、現(xiàn)代、新松、京東物流、元化智能、天智航等，還是6場主論壇、近30場專題論壇及配套活動，所展示和報告的內(nèi)容，大多不再是機器人單機，而是通過融合各類視覺、傳感器的機器人綜合解決方案，多維度、多視角呈現(xiàn)了機器人行業(yè)新技術(shù)、新產(chǎn)品、新方案、新應(yīng)用。

在世界機器人大會上，包括制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、商貿(mào)物流、醫(yī)療健康、商業(yè)社區(qū)服務(wù)、安全應(yīng)急和極限環(huán)境應(yīng)用等十大應(yīng)用場景板塊，目前已經(jīng)和機器人實現(xiàn)了初步結(jié)合，展現(xiàn)了機器人在推動創(chuàng)新發(fā)展、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、改善人民福祉方面的積極作用，也展現(xiàn)了機器人深入各類場景的應(yīng)用能力。

整個世界機器人大會上表現(xiàn)了一種未來圖景：隨著機器人應(yīng)用場景正全面打開，機器人行業(yè)發(fā)展正從關(guān)注“機器人”本身，到了關(guān)注“機器人+”如何賦能千行百業(yè)，如何推動著機器人應(yīng)用向深度廣度拓展，這就延伸出更多的機器人相關(guān)概念和細分技術(shù)體系。

▍新部件方向初現(xiàn)端倪

在全球各巨頭紛紛選擇進軍機器人領(lǐng)域的當(dāng)下，許多新的機器人概念正快速從提出到火熱，例如GPT、具身智能等新概念讓人目不暇接。其背后發(fā)展邏輯并不復(fù)雜：由于機器人本身的能力愈發(fā)豐富，需要機器人企業(yè)針對不同場景和需求，帶著交鑰匙的思路實現(xiàn)細分化和系統(tǒng)化完善，從而讓多個新技術(shù)落地有了前提和可能性。

與此同時，機器人共性與前沿技術(shù)正在迅猛發(fā)展，電子、機械、生物、材料等大量科學(xué)和技術(shù)在相互交融中相互促進，融合創(chuàng)新、高端化、智能化、生態(tài)構(gòu)建成為中國機器人未來發(fā)展的關(guān)鍵詞，從而帶動了多種零部件的融合和升級。

因為無論是工業(yè)還是服務(wù)機器人，主要包括三大部分六個子系統(tǒng)，其中三大部分指機械部分、傳感部分和控制部分，六個子系統(tǒng)是指驅(qū)動系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機器人－環(huán)境交互系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的三大核心零部件保證了機器人的基礎(chǔ)移動、控制、執(zhí)行能力，而如今為了讓機器人進入更大、更多場景，新的機器人零部件正從感知、決策兩個維度出發(fā)，助力機器人商業(yè)化加速。

例如在硬件端，感知是機器人運動控制零部件外的最主要環(huán)節(jié)，也是控制和執(zhí)行環(huán)節(jié)的前提。我們?nèi)绻?strong>類比人類的五類感官來梳理機器人的相關(guān)感知硬件，可以發(fā)現(xiàn)其中包括交互控制、視覺傳感、力控傳感、位移姿態(tài)傳感及運動控制傳感等大的方向。

交互控制環(huán)節(jié)可以類比人類的“大小腦”，一般由主控、協(xié)調(diào)和分布控制構(gòu)成，硬件涉及主控芯片、協(xié)調(diào)控制器、分布式驅(qū)動控制器等，SoC、MCU、FPGA等芯片廠商、智能控制器及可編程邏輯控制器廠商在今年越來越多和機器人進行了有機結(jié)合，通過慣性測量單元IMU等產(chǎn)品，幫助機器人實現(xiàn)了更穩(wěn)定的位移姿態(tài)傳感。

視覺傳感環(huán)節(jié)可以類比人類的“眼睛”，3D機器視覺為機器人視覺傳感主要方案，以多目視覺和iToF為主，機器視覺可以通過圖像傳感器找到被測的零件并確定其位置，使得機器人能夠具備識別、定位、修正等更復(fù)雜的功能，在提高定位精度、實現(xiàn)自動化生產(chǎn)、拓展應(yīng)用領(lǐng)域等方面都具有重要意義。

力控傳感環(huán)節(jié)類比人類的“觸覺”，力矩傳感器為目前的主要方案，六維力傳感器將會使機器人關(guān)節(jié)具備全方位的力感知能力，目前機器人的發(fā)展正推動六維力傳感器放量降本。此外，柔性電子皮膚作為機器人觸覺的進一步解決方案，目前也已取得初步進展，在協(xié)作機器人、人形機器人等產(chǎn)品上得到應(yīng)用。

運動控制傳感類比人類的“末梢神經(jīng)”，目前許多廠商采取了新的關(guān)節(jié)驅(qū)動器，形成了全新的驅(qū)控一體化關(guān)節(jié)，搭建了各類關(guān)節(jié)模組，從而使得機器人靈巧手、夾爪等末端執(zhí)行器快速成為機器人零部件的一股重要力量。

從整個世界機器人大會現(xiàn)場可以發(fā)現(xiàn)，無論是人形機器人、仿生蝴蝶、智能寵物貓等眾多“新奇特”展品，還是工業(yè)制造類解決方案，都開始借助視覺、傳感器等新型零部件，增強機器人本體感知及獲取環(huán)境物理信息的能力，減少體積和重量，同時有了更強的環(huán)境交互和融合能力，從而能更好實現(xiàn)新技術(shù)賦能，完成更廣泛的作業(yè)。

▍新型部件國產(chǎn)替代潛力巨大

機器人市場空間巨大，也為新興零部件的發(fā)展和進口替代提供了機遇。天眼查數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)存機器人相關(guān)企業(yè)57.1萬余家，其中，2023年上半年新增注冊企業(yè)8.1萬余家，與2022年同比增長38.4%。從地域分布來看，廣東、江蘇以及山東，三地相關(guān)企業(yè)數(shù)量位居前列，分別擁有11.4萬余家、7.6萬余家以及4.7萬余家。本次世界機器人大會上，很明顯能感受到，參展企業(yè)數(shù)量和參會人員都有了明顯的提升。

四足機器人是成為帶動新型零部件發(fā)展的主要動力。由于四足機器人需要有更高的有效載荷和極強的平衡能力，也需要更利于控制、設(shè)計和維護。目前國內(nèi)外波士頓動力、小米、追覓科技、宇樹科技、云深處等公司的產(chǎn)品，都通過自研、優(yōu)化一體化關(guān)節(jié)模組，實現(xiàn)了越來越高的扭矩和輸出密度，從而能夠完成更復(fù)雜的動作，有更高的續(xù)航能力。據(jù)機器人大講堂現(xiàn)場了解，其中追覓科技的關(guān)節(jié)模組產(chǎn)線目前也已經(jīng)部署10多條，未來考慮單獨銷售。

同時，通過加入傳感、視覺等新模塊，四足機器人目前具備的計算機視覺和智能交互特性，這表現(xiàn)為機器人更加智能，有了更好的人機互動性，有了能夠適應(yīng)不同復(fù)雜地形、天氣的高機動性、靈活性、自主性，這意味著機器狗開始能夠替代人類在許多特殊或高危環(huán)境中工作，也有望成為個人和家庭智能服務(wù)場景中新的增長方向。

人形機器人同樣帶動了新興的零部件市場機遇。本次世界機器人大會開幕首日，證券市場零部件板塊拉升明顯，行星滾柱絲杠、行星減速機、機器視覺等板塊漲幅居前。

由于人形機器人具備通用性、可使用工具等屬性，在“具身智能”等浪潮下已經(jīng)成為多家企業(yè)關(guān)注的焦點。其中人形機器人中價值量占比約19%的行星滾柱絲杠、價值量占比約8%的空心杯電機、價值量占比約13%的行星減速器得到了非常多的關(guān)注。

原先這些新興部件的產(chǎn)能主要集中在歐洲、美國等，國內(nèi)起步較晚，規(guī)模較小，海外進口依賴度高，而在本次世界機器人大會博覽會卻集結(jié)了30余家國產(chǎn)關(guān)鍵零部件企業(yè)展示最新攻關(guān)成果，突出展現(xiàn)我國機器人產(chǎn)業(yè)強鏈補鏈實力和關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新力。

本次世界機器人大會博覽會，除了有空心杯龍頭企業(yè)德國Fauhalber參展，還有不少國產(chǎn)企業(yè)展出這類新產(chǎn)品。例如鳴志電器在前不久對無刷電機及空心杯電機領(lǐng)域進行一次收購，綜 合實力逐漸增強，本次就展現(xiàn)了其在空心杯電機的最新成果。由于國內(nèi)少有12mm以下的空心杯電機，有消息認為本次鳴志展示的空心杯電機，性能接近Maxon、 Faulhaber兩大海外空心杯電機巨頭，且價格便宜30%以上，其電機及配套的行星齒輪箱有望進入特斯拉供應(yīng)鏈，這也使得鳴志電器在世界機器人大會開展首日漲幅達到20%。

也有空心杯電機生產(chǎn)廠商在機器人大講堂的溝通中表示市場并不樂觀。因為批量制造難度大，對于高端制造設(shè)備的要求高，所以大多設(shè)備需要定制化生產(chǎn)，國內(nèi)廠商大多原先并未把機器人市場作為主要開發(fā)方向，這導(dǎo)致機器人應(yīng)用空心杯電機的技術(shù)提升空間依然非常大，在工藝經(jīng)驗積累方面仍有改善價值。

由于人形機器人的預(yù)期非常樂觀，有分析預(yù)計2030年人形機器人需求量約177萬臺，全球市場空間有望達1692億元，2023-2030年CAGR達25%。中短期（3-5年）工商業(yè)場景率先應(yīng)用；中長期（5-10年后）個人場景應(yīng)用空間大。大多企業(yè)雖然空心杯部件的出貨量并不高，但是在世界機器人大會上仍然展示了相關(guān)技術(shù)儲備，希望探索更多機器人市場的可能性。

▍新型部件穩(wěn)扎穩(wěn)打

本次世界機器人大會，除了空心杯電機、行星滾珠絲杠這種新型部件，六維力傳感器、一體化關(guān)節(jié)等部件的發(fā)展節(jié)奏更為穩(wěn)健，廠商的技術(shù)實力強勁，展現(xiàn)出了強大的國產(chǎn)替代實力。例如隨著人形機器人的發(fā)展，關(guān)節(jié)模組也產(chǎn)生了驅(qū)控一體化的技術(shù)趨勢，綠的諧波、鈦虎機器人等企業(yè)本次世界機器人大會都有相應(yīng)一體化集成產(chǎn)品展示，還涌現(xiàn)出了高擎機電等一批專精特新和“獨角獸”創(chuàng)新企業(yè)。

力傳感器是機器人感知環(huán)境的關(guān)鍵部件，該部件能為機器人提供力反饋信息，幫助機器人實現(xiàn)高精度的數(shù)據(jù)采集和多軸同步校準(zhǔn)，一般被認為是機器人真正“擬人化”的關(guān)鍵。有六維力傳感器作為感知元件，機器人才能精準(zhǔn)執(zhí)行，甚至做到 “穿針引線”，其中六維力傳感器是精度最高、抗干擾能力最強的傳感器類型，正快速應(yīng)用于醫(yī)療機器人、人形機器人、工業(yè)機器人等多個領(lǐng)域。

目前國內(nèi)廠商六維力傳感器相比于海外更具性價比，部分廠商產(chǎn)品已經(jīng)進入頭部客戶供應(yīng)鏈，多家企業(yè)正在針對這個前沿方向，探索實踐不同的技術(shù)發(fā)展路線。本次世界機器人大會上，例如宇立儀器的六維力傳感器產(chǎn)品就得到了非常多的圍觀，該企業(yè)正通過擴大選型提高產(chǎn)品的應(yīng)用覆蓋面，解決應(yīng)用多樣性、復(fù)雜性問題，宇立的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)已達全球領(lǐng)先水平且具備一定的價格優(yōu)勢，已經(jīng)進入 KUKA、ABB 等龍頭客戶供應(yīng)鏈。

也有企業(yè)更關(guān)注本次世界機器人大會上展示的六維力傳感器關(guān)鍵技術(shù)價值。例如鑫精誠傳感器的相關(guān)負責(zé)人表示，由于國產(chǎn)應(yīng)變片的成熟度越來越高，借助協(xié)作、工業(yè)機器人需求，目前鑫精誠六維力傳感器的銷量穩(wěn)中有升，預(yù)計出貨量能達到數(shù)千只，但人形機器人的六維力傳感器實際應(yīng)用仍然需要更多的探索，解決零點漂移等問題。

例如坤維科技等企業(yè)則正在通過打造準(zhǔn)度更好、串?dāng)_更低的傳感器，幫助機器人在打磨拋光等領(lǐng)域打開更大市場。其認為由于六維力傳感器的技術(shù)難點集中于如何保持優(yōu)良的靜態(tài)性能、動態(tài)性能和低維間耦合，標(biāo)定設(shè)備、解耦算法研發(fā)等均需要高額資本投入，堅持打造高性能部件能夠建立更高的市場護城河。

根據(jù)智研瞻產(chǎn)業(yè)研究院，2022 年我國應(yīng)變式傳感器市場規(guī)模為 30.57 億元，較上年同比增長 15.8%。六維力傳感器雖然目前在整體市場占比依然較小，主要應(yīng)用于協(xié)作機器人、醫(yī)療機器人等領(lǐng)域，但潛力巨大，市場高速增長。

▍結(jié)語與未來

世界機器人大會上，可以發(fā)現(xiàn)融合感知、數(shù)字孿生、人工智能、結(jié)構(gòu)仿生等新技術(shù)加速滲透，機器人發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出人機共融、虛實融合、智能驅(qū)動、泛在交互等發(fā)特征，產(chǎn)業(yè)逐步逼近變革躍升的臨界點，機器視覺、激光雷達、機器人靈巧手這些機器人上游產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)愈發(fā)成熟，這其中蘊含著巨大的投資機遇和澎湃的發(fā)展動能。

目前我國擁有全球最大的機器人市場、最豐富的應(yīng)用場景，必然有條件、有能力把握住這次變革機遇，為全球發(fā)展貢獻更多方案和智慧。

編輯：黃飛

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