一、智能机器人的发展背景
（一
）发展历程和定义
（二）智能机器人的产业链
二、智能机器人产业的发展情况
（一）全球智能机器人产业发展现状
（二）我国智能机器人产业发展现状及趋势
（三）智能机器人产业图谱
三、重点企业及典型产品
（一）国外重点企业及典型产品
（二）国内重点企业及典型产品
四、智能机器人的重点应用领域
（一）制造领域
（二）物流领域
（三）家庭服务领域
（四）军事领域
五、智能机器人发展的技术和应用趋势
六、当前我国智能机器人领域发展方向与重点
一、智能机器人的发展背景
（一）发展历程和定义
“机器人”一词最早出现于1920年捷克作家卡雷尔·恰佩克发表的科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》中，该剧讲述了罗萨姆公司将机器人推向市场，让它充当劳动力代替人类劳动的故事。作者根据捷克文Robota（意为“劳役、苦工”）和波兰文 Robotnik（意为“工人”），创造了“机器人”这个词。之后，人类在机器人领域开始了卓有成效的探索，机器人从想象进入实践，功能和种类不断丰富,智能化程度越来越高。按照技术演进过程，机器人的发展大致可以按电气时代、数字时代、智能时代三个阶段来划分。
1、机器人1.0：电气时代
正如“机器人”一词的起源，机器人研制伊始，正是为了代替人类劳动。上世纪40 年代后期，美国的橡树岭和阿尔贡国家实验室着手研制用于搬运放射性材料的遥控机械手，可通过执行指令实现完成搬运工作。该机械手是一个“主从”型系统，主机械手由使用者操作，从机械手“模仿”并记录主机械手的动作。1954年，美国戴沃尔最早提出工业机器人概念，借助伺服技术控制机器人的关节，通过人对机器人进行动作示教，实现动作的记录和再现。1959年，Unimation公司利用编程研制出世界上第一个工业机器人Unimate——用于压铸的五轴液压驱动机器人，其装有存储信息的磁鼓，能够记录完成180个工作步骤。之后，机器人开始被美国、欧洲、日本等应用到工业生产。1973年，德国库卡公司将其使用的Unimate机器人改造，成为世界上第一台机电驱动的六轴机器人。
电气时代的机器人按照事先装入到存储器中的程序工作。程序有两种来源，一种是由人引导机器人执行操作，机器人将所有动作的顺序和路径记录下来并形成指令；另一种是由人根据工作流程编制程序并输入到机器人的存储器中。这种由程序控制的机器人，能够按既定程序完成拿取、安放、搬运、机械加工等固定动作，但不具备感知和自适应能力。
2、机器人2.0：数字时代
20世纪70年代以后，随着计算机技术、控制技术、通信技术的发展，机器人的发展逐渐进入了数字时代。1974年，美国Cincinnati Milacron公司研发出由小型计算机控制的工业机器人。同年，瑞典通用电机公司（ABB公司前身）开发出使用英特尔8位微处理器的工业机器人，用于物品取放和搬运。1979年Unimation公司推出关节式结构、多CPU控制的工业机器人，可配置视觉、触觉感应器。此后，机器人逐渐向着多传感器、智能控制方向发展。20世纪90年代以来，这类机器人在制造业企业中得到越来越多的应用，主要从事焊接、装配等工作。
数字时代的机器人配备了传感器，并由计算机控制，能够获取作业环境、操作对象的简单信息，经过分析处理后能够做出更为恰当的动作。相较于机器人1.0、机器人2.0能够实现的计算量更大，计算速度更快，动作更为准确，能够随着环境条件的改变调整自己的行为，具备简单的初级智能，但还没有达到完全“自治”的程度。
3.机器人3.0：智能时代
随着人工智能技术在机器人领域的应用，机器人产业正在向智能时代迈进。相比于第二代基于感觉控制的机器人，第三代机器人突出基于知识的控制，使用机器视觉、自然语音处理、机器学习、神经网络等最新人工智能技术，不仅具备简单的感觉功能和自适应能力，而且能充分识别周围环境和工作对象，根据指令和自身判断，确定与之相适应的动作，具备更高的智能，因而称之为“智能机器人”。相比于第一、二代机器人，智能机器人的应用场景不再局限于工业，而是向更多生产生活领域拓展。
（二）智能机器人的产业链
按照智能机器人生产和价值实现过程，可以将其产业链划分为上、中、下游三个环节。
上游环节的主体是各类零部件厂商，向下一产业环节提供芯片、传感器、减速器、伺服电机、控制器、网络设备、导航设备和各种金属、非金属材料制品等智能机器人生产中所需要的主要器件和机体。
中游环节的主体是机器人本体制造商、软件供应商和方案服务商。其中，本体制造商在机器人整体设计基础上，对上游零部件进行组装加工制造，生产机器人的整机。软件提供商通过开发算法和程序，让机器人实现感知、分析、学习、交互、决策等功能。方案服务商是机器人生产企业和用户的桥梁，为用户提供咨询、培训服务，面向用户个性化的机器人解决方案需求，联合生产企业为其实施改造或定制化集成，并提供后续运维服务。
下游环节的主体是智能机器人的用户，包括流程制造业、离散制造业等工业级用户，物流、医疗、餐饮、零售、政务等领域企业和机构用户，以及家庭和个人消费者等。
二、智能机器人产业的发展情况
（一）全球智能机器人产业发展现状
当前，全球人工智能技术持续突破，各行业数字化、智能化、高端化转型需求巨大，世界主要国家和地区加快智能机器人产业研发应用，积极抢占未来竞争制高点。例如：美国通过制定机器人产业政策、启动国家研发计划、保护研发成果，推进产学研一体化，扶持中小企业创新应用等方式强化产业整体布局，加快推动机器人从汽车、电子行业装配线等成熟应用，向消费品生产、医疗健康、餐饮服务等领域快速拓展。我国大力推动机器人产业高质量发展，坚持政策引领，聚焦制造业、农业、能源、医疗健康等重点领域深入开展“机器人+应用”行动，系统推动机器人技术创新、产品研制、场景应用和模式推广等各项工作，并取得积极成效。经过多年发展，全球机器人产业已进入快车道，其研发和应用日益成为衡量国家科技创新和高端制造业发展水平的重要标志。
在产业政策利好、市场需求旺盛和AI技术突破带动的多重因素驱动下，全球机器人产业提速快跑，竞争加剧。具体表现如下：
1、世界主要国家纷纷加大投资力度
2021年，法国投资8亿欧元重点支持智能机器人技术研发，推动人工智能、云计算等新一代信息技术与机器人产业融合发展。韩国政府2024年将投资523亿韩元（约合2.8亿元）研发尖端机器人技术，该笔投资是2023年投资额的4倍之多。近日，美国一家人形机器人初创企业Figure AI 先后获得英伟达、微软、亚马逊等美国科技巨头的6.75亿美元投资，资金规模远超计划融资量。
2、全球机器人产业规模快速增长
2022年，全球机器人产业市场规模超过500亿美元。其中，工业机器人销量排名靠前的国家分别是中国、日本、美国、韩国和德国，五国销量约占全球市场的79.1%，全球智能机器人市场重心已从欧美转向亚太地区。据国际机器人联合会（IFR）预测，2024年全球机器人市场规模将达660亿美元，服务机器人、人形机器人、特种机器人将实现更高增速。
3、机器人产品种类丰富多样
在巨大的市场潜力催化下，服务于农业生产、工业制造、生活服务等国民经济各行业的机器人种类日益丰富，技术演进不断加快。工业机器人技术水平持续提升，服务机器人更加智能便捷，特种机器人在极端条件下的作业能力大幅增强。人形机器人加快与ChatGPT结合，逐渐显现商用价值。
（二）我国智能机器人产业发展现状及趋势
当前，在各国政策的强力支持和市场需求的双重推动下，智能机器人产业发展迅猛，技术发展日新月异。国际机器人联合会（IFR）数据显示：2022年，全球智能机器人市场规模超过500亿美元，预计2024年将超过660亿美元。我国在人口老龄化趋势显现、社会劳动力不足、新兴技术不断推动等因素驱动下，智能机器人市场已进入蓬勃发展阶段。
1、我国智能机器人市场处于快速增长阶段
近些年，我国工业化转型逐步深入，安防、教育、医疗等领域需求迅速增加，智能机器人市场迅猛发展。智能机器人相关技术发展更是日新月异，不仅推动国家科技创新能力提升，也正在塑造全新的社会生态。根据国际数据公司（IDC）发布的《2019—2023年中国机器人市场预测》报告，2019—2023年间我国工业机器人市场规模保持超过10%的年增长，市场规模占全球比例呈现上升趋势。IDC发布的《商用服务机器人中国市场份额，2023：市场复苏，更重实效》报告显示，2023年中国商用服务机器人市场整体规模约13.8亿元人民币，相比2022年增长17.6%。公共服务、教育等领域需求已成为推动服务机器人发展的主要动力。工业互联网产业联盟发布的《智能机器人技术产业发展白皮书》显示，预计2024年我国智能机器人市场规模将达到251亿美元，复合增长率达到19.5%，如图1所示。工业机器人、服务机器人和特种机器人市场占全球市场比例将达到50%、35%、24%。由此可见，随着人工智能技术的迅猛发展，未来五年无论是工业领域还是服务领域，全球市场对智能机器人的需求仍将继续呈现显著增长趋势。
图1：2017-2024年我国智能机器人市场规模趋势图
（数据来源：《智能机器人技术产业发展白皮书》）
2、产业链主要环节国产化比例逐年提高
智能机器人产业链是包括核心零部件、软件开发、硬件制造、整机制造、系统集成在内的一条完整产业链。目前我国京津冀地区、长三角地区和珠三角地区聚集了智能机器人产业链各环节的优质企业，其中京津冀地区高端人才聚集度高，具备较强的科研实力；长三角地区的制造业和电子信息产业基础雄厚且起步较早，产业配套齐全；珠三角地区在政策措施和金融手段方面具备优势，创新创业氛围浓厚，伺服系统技术在全国处于领先地位。整体上，在国内巨大市场需求的带动下，我国已经培育了一批机器人整机制造和系统集成的国产企业，且各产业链上的产品国产化比例逐年提高，尤其在服务机器人和特种机器人领域，国产整机优势明显，例如：扫地机器人产品，国产品牌已占据了超过70%的市场份额。近几年，国内逐步涌现一些行业领军企业。阿里云、上海达闼机器人股份有限公司、埃夫特智能装备股份有限公司等企业在机器人云平台、智能化等领域积极布局，弥补了我国机器人软件和智能技术方面的短板。随着AI大模型技术的突破以及“机器换人”需求的日益增加，我国在人形机器人等新兴领域也不断出现优秀企业，如：北京星动纪元科技有限公司、杭州宇树科技有限公司、上海智元新创技术有限公司、深圳市优必选科技股份有限公司等，这些企业通过引进国外先进技术或与国外企业合作等形式，实现短期内快速提升自身技术和市场竞争力，并加速了我国新质生产力的形成和发展，如表1所示。
表1：国内外人形机器人企业技术环节渗透情况
3、投融资市场逐年上升，产业呈现多元化发展
近些年，随着智能技术的不断创新，无论是工业生产中的自动化改造还是家庭环境下的便捷服务，市场对智能机器人的多元化需求持续升温，智能机器人产业各环节也随之逐步升级，大量企业和投资者投身于智能机器人产业，中国机器人行业投融资市场也随之呈现整体上升趋势。2021年，我国智能机器人领域的融资规模和事件数量都创造了历史新高，且热度持续增加。根据《智能机器人技术产业发展白皮书》数据，2022年，国内900多家企业获得投融资，占据机器人企业总数约50%。为了满足市场多样化的需求并获得更大的市场份额，智能机器人产业生态也逐步从封闭体系转向开放化，形成了多主体协同发展、合作共赢的良好态势。
（三）智能机器人产业图谱
三、重点企业及典型产品
（一）国外重点企业及典型产品
1、ABB
ABB由两家百年企业瑞典ASEA和瑞士BBC Brown Boveri 于1988年合并而成，是全球500强企业，位列全球工业机器人四大家族。ABB拥有当今最多种类的机器人产品、技术和服务，是全球装机量最大的工业机器人供货商，业务涵盖电力产品、离散自动化、运动控制、过程自动化、低压产品五大领域，以电力和自动化技术最为著名。
ABB的双臂工业机器人是一款集柔性机械手、高效进料系统、精确工件定位系统及尖端运动控制系统于一体的协作型小件装配解决方案，具备卓越的循径精度、高速运动性能、短周期时间及高度的可程序设计性。模型如图2所示。
图2：ABB YuMi-IRB 14000 型双臂工业机器人
2、波士顿动力
波士顿动力创立于1992年，总部位于美国马萨诸塞州Waltham，是一家全球知名的工程与机器人设计公司，2013年被原Google X收购，2017年再次被软银公司收购。波士顿动力致力于研发制造各类平衡机器人，包括人形机器人和四足机器狗等，经典产品包括BigDog、Handle、SpotMini、Atlas等。BigDog四足机器狗是一款能够适应复杂地形条件的智能机器人，是波士顿动力的成名之作。BigDog的机载计算机能够控制躯体移动和过程传感器，通过液压系统驱动引擎，保持躯体平衡，在不同的地形选择不同的运动和导航方式，能够实现行走、奔跑、攀爬以及负载重物。
图3：波士顿动力 BigDog 四足机器狗人
（二）国内重点企业及典型产品
1、新松机器人
新松机器人成立于2000年，隶属于中国科学院，是一家以机器人技术为核心，致力于全智能产品及服务的高科技上市企业。新松机器人是我国智能工业机器人产业的领军企业，具有以自主核心技术、核心零部件、核心产品及行业系统解决方案为一体的完整全产业价值链。当前，新松机器人拥有工业机器人、移动机器人、特种机器人、服务机器人四大系列百类产品，面向智能装备、智能物流、智能工厂、智能交通，形成八大产业方向。
新松机器人推出七自由度柔性多关节协作机器人有快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能，特别适用于布局紧凑、精准度高的柔性化生产线，满足精密装配、产品包装、打磨、检测、机床上下料等工业操作需要，可用于汽车、电子、食品饮料、生物制药、仓储物流等诸多行业。
图4：新松SCR3型柔性协作机器人
新松有轨制导车辆（RGV）是一种高性能、高灵活性的搬运机器人，可以通过程序设定高效率完成托盘或周转箱的取放、运送等任务，并可与上位机或WMS系统通讯，结合RFID、条码等识别技术，实现自动化识别、输送和存取等功能，可作为柔性化程度较高的自动化搬运设备。
图5：新松RGV搬运机器人
2、大疆创新
大疆创新成立于2006年，是一家无人飞行器控制系统及无人机解决方案的研发和生产商。大疆创新致力于无人机领域技术创新，已成为该行业的全球领导者，在全球消费级无人机市场的占有率超过70%。当前，大疆创新拥有消费级和专业级两大无人机产品线，可用于航拍、农业植保、电力巡检等诸多领域。“晓”Spark无人机是一种小型航拍无人机，能够提供高质量航空拍照、摄像功能。“晓”Spark集成了两轴增稳云台、远距高清图像传感器、GPS/格洛纳斯定位、室内视觉定位等诸多功能，可实现手势控制，具备智能航空规划、自动返航、智能跟随等功能。
图6：大疆创新“晓”Spark型无人机
3、科沃斯
科沃斯成立于1998年，是我国最早的服务机器人制造商之一。科沃斯以传统吸尘器起家，先后经历向扫地机器人、家用机器人的转型，成为智能服务机器人行业领军企业。当前，科沃斯拥有包含扫地机器人、擦窗机器人、空气净化机器人、管家机器人等在内的完整家用机器人产品线，以及公共服务机器人。科沃斯扫地机器人是一种具备扫地、拖地功能的智能服务机器人，可通过内置的数十个传感器和智能算法进行路线智能规划，实现规律扫拖、智能避障等功能，能够预约打扫、自行充电，并可结合手机APP实现信息呈现和智能控制。扫地机器人已成为一种操作简单、功能丰富的日常家用电器，逐渐走进现代家庭。
图7：科沃斯地宝DT85G型扫地机器
四、智能机器人的重点应用领域
（一）制造领域
智能机器人在制造领域的应用是国家工业水平的重要体现，是制造业数字化转型的重要催化剂。在制造业领域应用的智能机器人集机械、电子、控制、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体，是继动力机、计算机之后又一全面延伸人类劳动力和智力的新一代生产工具。智能机器人能够融入人类的生产、生活环境，与人类实现优势互补、合作互助。此外，在汽车、机械、电子、化工等制造业领域也有广泛的应用前景。
从全球范围来看，智能机器人在制造业的应用多采用全产业链的商业模式，行业企业构建了从技术、成本到服务的全方位竞争格局。具体而言，相关企业大多拥有自主生产的智能机器人控制系统、机器人专用伺服驱动系统、工业机器人2D和3D视觉技术、智能机器人核心算法、全自动机器人生产线等，覆盖了从核心零部件、智能机器人本体到智能生产线的全产业链。
在我国，智能机器人在制造领域的应用受到内外两大因素的共同驱动。从内部因素考虑，机器人学、计算机视觉、机器学习算法等人工智能技术的成熟，为智能机器人与制造业深度融合创造了源源不断的内生动力。从外部环境考虑，我国面临制造业转型升级的关键机遇期，现已临近人口红利拐点，适龄劳动力减少，劳动力成本不断攀升，制造业企业急需依靠机器智能实现提质增效。
目前，我国制造业领域应用的智能机器人供货方仍以国外厂商为主，核心零部件国产比例小于30%，产业链中盈利高的核心零部件主要依赖于向国外优势企业进口，国内厂商进入时间短、规模小、市场地位低、技术基础薄弱，尤其在精密减速机、智能化伺服驱动和机器人智能控制器三大核心零部件技术领域缺乏关键技术，因此大多集中在中游的本体组装和下游的系统集成等工业附加值较低环节，制约了国内制造领域智能机器人的发展。不过，基于技术突破、政策激励、下游市场需求扩大等因素的共同影响，制造领域国产智能机器人的进步空间巨大。
新松机器人是近年来快速成长的国内智能机器人制造商，公司创始团队来自中科院自动化研究所和机器人技术国家工程研究中心，意图打造覆盖自主核心技术、核心零部件、核心产品及行业系统解决方案的智能机器人全产业价值链。在制造领域，新松机器人已经推出用于柔性生产和智能制造的双臂协作机器人、柔性协作机器人、复合型机器人产品，其中新松双臂协作机器人是国内首台采用柔性多关节技术、可动双目视觉系统的双臂协作机器人，具有高灵活性、安全性、自主避障、快速配置等特点；新松复合型机器人则采用计算机视觉技术，实现了视觉误差补偿，满足了智能工厂对机械结构运动精度的苛刻需求，可大大提升智能制造领域的人机协作效率。
图8：新松双臂协作机器人
图9：新松双臂协作机器人
（二）物流领域
智能机器人在物流业的应用成为近几年的新亮点。早在2016年，IFR发布的智能机器人统计报告就表明，物流类智能机器人销量达到19000台，占专业服务机器人总销量的46%，市场需求的增长空间巨大。物流行业仓储和分拣的成本极高，物流仓库中货架是固定的，每处理一个订单分拣员必须在仓库中来回寻找，增加了大量无谓的仓储成本。随着电子商务的蓬勃发展，越来越多的从业者发现企业的竞争力来源于效率，而高效的仓储和物流是电子商务成功的重要保证之一，因此，智能机器人在物流行业的大规模应用逐渐成为必然趋势。
智能机器人在物流业的应用采取了以分拣员为中心、让货架运动的“逆向思维模式”，同时借助人工智能配送系统、加强了机器人之间的交互协调能力，重构了物流仓储结构设计，为物流业带来效率革命。
亚马逊是最早将智能机器人成功应用于物流领域的企业。早在2012年，亚马逊就以7.75亿美元收购了Kiva System公司，将其改名为Amazon Robotics并宣布拥有其独家使用权。目前，亚马逊已将Kiva系统全面应用于物流机器人中。Kiva系统用人工智能算法来对每一个机器人进行管理，在实现了单个机器人独立运行的同时，保证了所有机器人可以按照海量用户订单进行统一协作。在亚马逊的物流仓库里，物流机器人背着装满商品的货架跑来跑去，数百个机器人能够自行移动，互相尾随，但是绝不会撞到彼此。亚马逊把大部分单调的工作交给智能机器人，不仅大大降低了劳动力成本，还极大提升了物流分拣效率和货品仓储密度，使得亚马逊的仓储与物流成本大大降低，巩固了其在电子商务领域的霸主地位。与此同时，在智能机器人的技术应用方面，亚马逊举办了亚马逊机器人大赛，将Kiva系统源代码通过Alphabet Soup平台开放给开发者使用，力求实现对智能机器人运动算法的优化迭代，并推动智能机器人在更多行业和领域的跨界应用合作。
图10：亚马逊在物流仓储领域大规模使用智能机器人
（三）家庭服务领域
家庭服务领域的智能机器人一般被用于工业生产之外，服务于人类家庭生活，是各类型智能机器人中市场普及度较高的种类。家庭服务类场景对智能机器人的感知能力和交互能力要求较高。目前，深度学习算法、机器视觉、人脸识别、语音交互、自然语言处理、生物识别等人工智能技术的应用，已经成为家庭服务机器人产业竞争的关键要素。
智能机器人在家庭服务领域的广泛应用来自于四大重要因素的驱动。第一，劳动力成本不断攀升形成劳动力缺口，发达国家从事清洁、看护、陪伴等家庭服务的人口呈逐年下降的态势，智能机器人的出现无疑将填补家庭服务行业劳动力短缺的现状。第二，经济水平的提高大大提升了个人可支配收入，人们更加愿意通过购买家庭服务机器人将自身从简单重复的劳动中解放出来，以获得更多的空闲时间。第三，人工智能等信息技术的进步使得家庭服务机器人的智能化水平飞速提升，智能机器人不仅成本持续走低，功能更加丰富多样，而且拟人程度越来越高。第四，全球人口的老龄化问题使得市场对社会保障服务、家庭看护陪伴的需求愈发紧迫，智能机器人作为良好的解决方案在家庭服务领域拥有巨大的发展空间。
智能机器人在家庭服务领域的应用已成为全球热点领域。目前，全球至少有25个国家投入了家庭服务类机器人的开发，美国、德国、法国、日本和韩国在其中具有领先地位。在日本、北美和欧洲，已有7种类型共计40余款服务型机器人投入商业化应用。在具体产品落地方面，美国的iRobot、Neato、Mint公司，德国的Karcher公司，瑞典的伊莱克斯（Ekctdux），法国的Aldebaran Robotics，日本的Shink 电器、松下、索尼、软银，韩国的三星、LG均有家用智能机器人产品问世，国内的新松、科沃斯、哈工集团也推出了家庭服务领域的智能机器人解决方案。
