機器人產業：技術、市場及競爭格局新趨勢

【關鍵詞】機器人 數字經濟發展趨勢 產業政策

【中圖分類號】F407 【文獻標識碼】A

近年來，伴隨著顛覆性技術創新、市場新需求的出現以及外部沖擊的影響，機器人產業在技術、市場與產業競爭格局等方面都呈現出新的發展趨勢。

全球機器人產業發展趨勢

● 一是技術發展趨勢。

跨行業技術融合不斷深化。數字技術是典型的通用目的技術，在國民經濟各行業獲得廣泛應用并推動應用該技術的行業發生深刻變革，機器人產業也不例外。隨著移動互聯網、物聯網、大數據、云計算、人工智能等新一代數字技術的日益成熟，數字技術在機器人產業的深度應用成為可能。5G技術憑借高速率、低時延、大連接的特點，將工業機器人接入工業互聯網，使其成為工業智能制造體系不可分割的部分。通過工業互聯網將機器人的工況數據實時傳輸，可以檢測工業機器人的運行狀態，分析工作效率，研判和預警潛在故障。人工智能技術則可以顯著增強機器人的功能，使機器人具備感知、決策等能力。此外，機器人還與激光雷達、衛星遙感、地理信息系統（GIS）、虛擬現實、認知科學、生物技術、新材料技術等新興技術越來越緊密地結合在一起，形態不斷豐富、功能持續增強。

加速云化和智能化轉型。在新一代數字技術的賦能下，機器人向著云化、智能化的方向發展。云化意味著機器人本體終端只需要利用邊緣算力處理需要實時處理的小規模數據，大規模的數據處理放在云端進行，存儲、計算等系統資源按需調用，由此可以減少存儲、計算資源在機器人硬件上的負荷，使機器人變得輕量化、低能耗，還可以降低機器人的使用成本，更好地促進機器人的普及。此外，連接到云端的機器人之間還可以更方便地進行數據交互，實現統一調度控制和機器人之間的協同工作。智能化意味著機器人獲得一定的在復雜場景下自主解決問題的能力，依托于知識圖譜數據庫、在應用場景數據中進行訓練習得的算法，機器人具備了全域感知、智能決策、準確執行等能力。智能化的機器人能夠感知理解環境變化，并自主地對環境變化作出快速、準確的決策和響應。借助于人工智能技術的發展與融合，服務機器人在自然語言理解、場景識別、推理認知等方面取得了明顯進步。未來機器人將愈加智能和靈活，從單一感知向全域感知、從感知智能向認知智能、從單機智能向集群智能的方向演進。

● 二是市場應用趨勢。

人機協同水平持續提高。早期的工業機器人按照事先設定的程序獨立開展工作，特別是在工業場景下的一些重型機器人，為了保護工人的安全，被限定在封閉的環境下工作，工作環境與人隔離開來。盡管機器人的技術水平在不斷提高，甚至在人工智能的加持下獲得極大拓展，但是仍然無法完全替代人類的工作。在人工智能領域有一個著名的“莫拉維克悖論”：機器可以完成對人類來說難度很大甚至無法完成的任務，但是許多對人類很簡單的工作，機器人卻很難做到。因此，如果能夠實現機器人與人的協同工作，將發揮二者各自的優勢，使生產效率得到顯著提高。服務機器人直接面對的對象就是人，在與人接觸的過程中，不但不能對人類的人身安全造成傷害，而且必須要能夠理解人類的指令。隨著觸覺、力覺、機器視覺、語音識別等傳感器、人工智能技術的發展及其與機器人的融合，機器人可以感知人的位置、動作，理解人的指令，從而實現人機協同、人機共融：在工業領域，機器人與人可以在同一空間共同執行生產任務；在生活領域，機器人可以近距離為人類提供各種服務。

應用場景不斷拓展。早期的機器人主要應用在工業領域，替代工人的重體力勞動或從事高精度、惡劣環境下的工作，主要應用在汽車制造、船舶制造、化工、3C電子等產業，從事搬運、上下料、焊接、噴涂等工作。近年來，工業機器人的應用領域開始擴展到裝配、打磨、拋光等高精度、高靈敏度的場景。除了在工業領域的應用，服務機器人、特種機器人也在快速發展。在服務機器人領域，隨著視覺、壓力等各種傳感器的應用、控制算法的優化以及人工智能技術的發展，機器人的智能水平大幅提升，已經進入清潔服務、教育娛樂、家庭陪伴、迎賓導購、送餐等日常生活。在特種機器人領域，隨著功能、外在形態和制動方式不斷進步，應用場景不斷拓寬，機器人在物流配送、應急救援、醫療手術、深海探測、空間探索、國防等場景下獲得廣泛應用。特別是防疫需求以及日常生活中對“無接觸”的需要，推動特種機器人的應用場景快速增加、市場規模需求快速擴大。根據國際機器人聯合會（IFR）的數據，2017年—2021年間，工業機器人市場規模從163億美元增長至175億美元，年均增速僅為1.8%；而服務機器人市場規模從66億美元增長至172億美元，年均增速達到27.1%，特種機器人市場規模從38億美元增長至82億美元，年均增速達到21.2%?？梢钥吹?，服務機器人的增速遠遠超過工業機器人的增速。隨著核心技術的進一步成熟和成本的進一步下降，服務機器人有望成為機器人產業增速最快、所占份額最大的領域，也將成為全球機器人產業競爭的焦點。此外，機器人技術也在向生產裝備和生產工具滲透，“機器人化”的智能裝備和工具日益普及。

新型商業模式不斷涌現。機器人產業傳統的商業模式是機器人制造企業將產品賣給用戶，從而獲得收入。但是在這種模式下，一些資金、技術實力不強的企業特別是中小企業缺少購買資金，也沒有能力進行機器人安裝后的保養、維護和應用開發。近年來，“機器人即服務”（Robot-as-a-Service，RaaS）的商業模式應運而生。在這種模式下，機器人制造企業向用戶提供機器人租賃、代運營、一體化解決方案等服務。用戶可以根據需要靈活租用機器人，并且獲得機器人制造企業提供的增值服務，顯著降低了機器人使用的資金和技術門檻，從而實現機器人的快速部署和制造業生產線的智能升級。機器人制造企業也因此降低了市場推廣難度，加快了業務發展和營收增長。隨著數字技術與機器人的進一步融合以及機器人應用場景的拓展，將會有更多新型商業模式出現。

● 三是產業競爭趨勢。

各國加強戰略布局。國際金融危機后，世界主要國家高度重視先進制造業的發展，提出一系列振興制造業、促進制造業回流、發展先進制造業的戰略。機器人作為制造業的關鍵支撐技術和制造業智能化的重要推動力，更是成為各國產業政策關注的焦點。2018年美國國家科學技術委員會發布的《美國先進制造業領導戰略》，提出5大領域15項需要開發和掌握的新制造技術，其中就包括先進工業機器人。2022年2月，美國國家科學技術委員會發布新一版《關鍵和新興技術清單》也包括了自主系統和機器人的內容。歐盟委員會2020年發布的《歐洲工業新戰略》將機器人作為對未來歐洲工業具有戰略性的關鍵使能技術。2021年法國政府投資8億歐元發展機器人產業，其中一半資金用于推動新一代數字技術與機器人的深度融合。機器人是日本“社會5.0”戰略的重要支撐技術，日本政府一直非常重視加強機器人及相關技術和產業的發展，2021年日本科技政策研究所發布的《2021科技創新白皮書》提出，到2050年，通過人工智能與機器人的共同進化，實現自主學習、行動、與人共生的機器人。

企業加大投資力度。機器人產業的良好前景吸引了大量投資和新市場主體進入。一是傳統機器人企業不斷向產業鏈上下游延伸、拓寬產品線、應用新技術和創新商業模式；二是一批新興機器人企業切入傳統機器人企業尚未關注到的細分市場。這些新生力量憑借不同于在位者的技術優勢，實現產品、商業模式和應用場景的創新；三是一些科技企業跨界進入機器人領域，例如特斯拉、小米分別發布Optimus和CyberOne人型機器人，亞馬遜收購掃地機器人公司iRobot，商湯科技推出“元蘿卜SenseRobot”AI下棋機器人。由于這些科技企業具有很強的數字科技能力特別是人工智能技術，它們的機器人產品也充分利用在人工智能領域的積累，具有更高的智能化水平。例如，特斯拉Optimus采用了特斯拉電動汽車中使用的完全自動駕駛系統FSD，并利用Dojo超級計算機進行神經網絡自動訓練，實現了自動駕駛技術、人工智能技術與機器人技術的深度融合。小米CyberOne同樣包含了深度視覺、環境語義識別與語音情緒識別等功能模組。

中國機器人產業發展前景

市場規模持續增長。近年來，中國機器人市場一直保持快速增長勢頭。2017年至2021年間，工業機器人銷售額從46億美元增加到75億美元，年均增長 13.0%；服務機器人銷售額從12億美元增加到49億美元，年均增長42.2%。中國工業機器人和服務機器人銷售額占全球比重分別從2017年的28.2%和18.2%提高到2021年的42.9%和28.5%。未來，隨著下游需求市場的擴大，工業機器人發展將持續向好，預計2023年市場規模將達99億美元。

要素稟賦變化、產業轉型升級、老齡化和生活水平提高等因素將推動中國機器人應用市場規模繼續保持快速增長勢頭。一是中國工資水平的快速提升推動“機器換人”。為了維持在勞動密集型產業和加工制造環節的綜合成本優勢，“機器換人”成為不少中國制造企業的選擇，也是政府大力推動的方向。有數據測算，企業投資一個6軸焊接機器人，一年左右就可收回成本。盡管2020年中國工業機器人密度達到246臺/萬名工人，約為世界平均水平的兩倍，但工業機器人具有較大的市場空間。二是中國產業高質量發展的需要。中國政府大力推動農業、制造業、服務業等各行業抓住數字經濟帶來的發展機遇，利用數字技術賦能產業發展，增強創新能力、提高生產效率、改善產品質量、提升用戶服務，從而增強產業國際競爭力。機器人是數字化轉型的重要生產設備，隨著中國產業數字化智能化升級的深入推進，其市場需求將會繼續增長。三是適應人口老齡化的需要。根據第七次人口普查數據，中國60歲及以上人口占總人口比重達到18.7%，其中65歲以上人口占比13.5%。需要加快開發和利用機器人提供老年人陪伴、護理、康復等工作。四是生活水平不斷提升的要求。收入水平的提高帶來人們閑暇時間價值的提升、對高水平醫療服務的需求，由此產生對家庭服務、教育娛樂、手術機器人等服務機器人的需求增長。據國際機器人聯合會預測，中國工業機器人、服務機器人銷售額在2024年將分別達到115億美元和102億美元，明顯快于全球增速。

創新能力穩步提升。中國機器人產業已經形成較為完整的全產業鏈體系，核心零部件和整機研發、制造能力不斷增強。2011年之后，美國、德國、日本、韓國等傳統機器人強國的專利申請量年增長率僅在2%—3%左右，而中國機器人專利申請量進入快速增長軌道。2011年—2020年間，中國機器人產業累計申請專利20.1萬項，占全球專利申請總量的55.9%。中國本土企業在精密減速器、高性能伺服驅動系統、智能控制器、智能一體化關節等關鍵技術和部件領域的技術進步明顯，在信息感知與導航、多任務規劃與智能控制等核心共性技術領域取得突破，仿生感知與認知、電子皮膚等前沿技術領域取得原創性成果。中國機器人產業涌現出一批機器人行業的專精特新“小巨人”企業。代表性的企業包括諧波減速器領域的綠的諧波，RV減速器領域的南通振康、雙環傳動，伺服電機領域的匯川技術、合川科技，電機控制器領域的新松機器人、新時達、華中數控等。

黨的二十大報告指出：“堅持創新在我國現代化建設全局中的核心地位?！睓C器人作為先進制造業的核心技術、滿足人民群眾日益增長的美好生活需要的重要支撐技術，是中國科技創新的重要方向。隨著國家持續加大基礎研究和產業共性研究的支持，企業研發投入和市場拓展力度的不斷加大以及數字科技等新興領域技術與機器人技術的深度融合，中國機器人產業的創新能力將繼續提升，逐步縮小與傳統機器人強國的差距，甚至在服務機器人、專用機器人等細分領域取得全球領先地位。

國際地位不斷增強。在國內市場擴大的同時，中國機器人產業也在快速成長。2016年中國工業機器人產量7.2萬套，2020年達到21.2萬套，年均增長31%，2021年達到36.6萬套，同比增長44%。2021年服務機器人產量921.4萬臺，比上年增長49%，特種機器人產量也在穩步增長。中國機器人產業不僅覆蓋了包括工業機器人、服務機器人、特種機器人及其主要細分領域的廣泛產業門類，而且形成了包括上游研發設計，中游減速機、伺服系統、電機控制系統、芯片等核心零部件制造，下游整機制造與系統集成開發在內的完整且自主的產業鏈條。中國機器人產業的發展一方面得益于全球領先機器人企業在中國的布局，同時也受到中國本土企業快速發展的推動，涌現出一批工業機器人新勢力，如并聯機器人領域的李群自動化、勃肯特，協作機器人領域的節卡機器人、遨博智能，移動機器人領域的斯坦德機器人、極智嘉、迦智科技等。

中國本土機器人企業的快速成長主要得益于兩方面的因素：一方面，規模大且異質性的國內市場。中國機器人市場銷售額世界第一且保持高速增長態勢，這為國內機器人企業的發展提供了市場機會。更重要的是，中國機器人市場需求表現出與傳統市場的巨大差異。

一是工業新需求快速增長。2011年，工業機器人應用行業分布分別為：汽車產業占36%，電子電器占23%，金屬機械占8%，橡膠塑料占6%，食品飲料占3%；到2020年，電子電器占37%，汽車產業占27%，金屬機械占14%，橡膠塑料占6%，食品飲料占4%，其中電子電器行業份額比2011年提高14個百分點，超過汽車行業成為工業機器人應用最多的領域。中國是全球最大的信息與通信技術（ICT）制造業基地和產品出口國，手機、筆記本等3C電子產量超過全球的一半。中國新能源汽車、動力電池、光伏等戰略性新興產業高速增長，在產品制造和使用環節大量使用機器人。在這些新興領域，世界機器人巨頭并不具備明顯優勢。

二是工業市場需求的多樣性。中國擁有齊全的工業門類、相對完整的產業鏈條，同時企業發展水平具有多層次性，這就形成了中國工業領域機器人應用場景的豐富性和對產品、解決方案的差異化需求。目前，工業機器人的應用已擴大到焊接、噴涂、拋光打磨、涂膠、上下料、去毛刺、搬運、碼垛、裝配、分揀、包裝、檢測等廣泛領域。

三是服務機器人市場快速發展。在家庭服務、物流配送、老年看護、醫療服務等領域對機器人的需求快速增長，這些領域是競爭相對不充分的“藍?！?，發達國家機器人企業尚未形成絕對的領先優勢，為后發國家和后發企業的進入提供了機會。

另一方面，國內機器人企業能力的差異性?？鐕镜哪芰εc中國國內異質性的市場需求不完全匹配，同時它們主要關注高端市場，難以覆蓋中國國內豐富的應用場景特別是差異化的利基市場需求。相比之下，中國機器人企業更加熟悉國內市場需求、具有更低的成本，一些初創公司可以從規模不大的利基市場或者系統集成等技術壁壘相對較低的產業鏈環節切入。同時，中國數字經濟發達，人工智能、大數據、云計算、物聯網等技術居于世界前列，通過推動數字技術與機器人的融合，可以創新產品、服務與商業模式，形成中國機器人企業的差異化優勢。中國各行業數實融合和智能化轉型的深入推進、服務機器人更廣泛地進入家庭和各服務行業，帶動國內機器人市場持續增長。隨著國產機器人企業技術創新能力的提升，能夠更好地服務國內市場，同時國際競爭力的提高也有助于開拓“一帶一路”沿線國家乃至發達國家市場，由此帶動中國機器人產業在全球產業格局中的地位攀升。

推動中國機器人產業高質量發展的建議

盡管中國機器人產業在國內市場、創新能力、產業規模和國際地位等方面不斷提升，但技術水平和產品質量特別是關鍵基礎零部件的穩定性與可靠性以及高速、高精、重載等高端整機產品方面與發達國家尚存差距。中國機器人產業應發揮國內市場規模大、數字經濟發達等優勢，抓住機器人產業發展機遇，加強科技創新能力，在補齊產業基礎短板的同時在新興領域鍛長板，推動機器人產業鏈現代化水平提升和國際競爭力的提高。

第一，大力增強產業創新能力。依托大學、研究院所、新型研發機構、骨干企業等加強對機器人系統開發、操作系統、輕量化設計、多機器人協作等共性技術的研發，提高減速器、伺服電機、驅動器和控制器等關鍵零部件的技術水平、質量和穩定性，增強產業基礎能力。鼓勵關鍵核心零部件企業、機器人本體及整機企業、一體化解決方案企業針對新市場需求開發新產品、創新商業模式。支持數字科技、新材料、腦科學等機器人互補技術的研發創新，推動機器人領域的倫理道德規范建設，為新一代機器人產品的發展打好基礎。

第二，推動產業跨界融合發展。支持機器人研發機構、生產制造企業與數字技術研發機構、數字科技企業開展合作，推進機器人與5G、物聯網、人工智能、擴展現實等數字技術深度融合，開發云化和智能化的機器人新產品，提高機器人的感知、認知和協同工作能力。在孵化器加速器建設、融資服務等方面提供支持，鼓勵支持機器人領域的科技創新創業，促進具有跨界融合基因、融合數字技術與機器人的科技初創企業發展。積極推動農業、采掘業、制造業等實體經濟部門建設產業互聯網平臺、進行數字化智能化轉型，為智能機器人的使用提供市場支撐。

第三，積極拓展新市場新場景。在勞動密集型產業實施“機器換人”行動，支持企業積極應用機器人進行生產設施、設備的技術改造升級。開展工業機器人應用的試點示范，支持工業機器人企業圍繞新興細分行業和新興場景開發新產品、新模式。鼓勵機器人企業圍繞家庭、醫療、公共服務等領域快速增長的需求，融合數字技術開發娛樂休閑機器人、養老陪護機器人、手術機器人、人形機器人等新產品。支持產學研用合作，開發深海探測、深空探索、極地科考、國防軍工等領域的特種機器人產品，并推動先進技術在工業機器人、服務機器人產業的應用。

第四，加強國際技術和產業合作。推進貿易和投資自由化便利化，積極吸引全球領先機器人企業在中國設立生產基地、研發中心。推動中國機器人研發機構、制造企業和服務企業加強與國外機構在技術研發、標準制定、科技交流等方面的國際合作。支持機器人龍頭企業加強在機器人領先國家開展投資，設立海外研發中心。鼓勵機器人企業加大海外市場開拓力度，推動工業機器人、服務機器人進入國際市場。

（作者為中國社會科學院工業經濟研究所研究員）

【注：本文系中國社會科學院創新工程項目“全球先進制造業競爭與中國制造強國建設研究”（項目編號：2022GJS02）和中國社科院登峰戰略優勢學科（產業經濟學）階段性成果】

【參考文獻】

①阿里云創新中心：《2022年中國機器人產業圖譜及云上發展研究報告》，2022年。

②邱銳：《辛國斌：譜寫機器人產業高質量發展新篇章》，《高科技與產業化》，2021年第10期。

③中國電子學會：《中國機器人產業發展報告（2022年）》，2022年。

④牛江蓉等：《機器人產業國內外專利發展情況分析》，《機器人產業》，2022年第1期。

⑤張維佳：《機器人產業迎來重要機遇期》，《中國電子報》，2022年8月26日。

⑥方曉霞、李曉華：《異質化國內市場擴張與中國產業發展：以工業機器人產業為例》，《齊魯學刊》，2022年第4期。

責編/趙橙涔 美編/宋揚