2023年柔性機(jī)器人分析報(bào)告

2023202331正文名目\l“_TOC_250007“1、傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人受困核心零部件技術(shù) 3\l“_TOC_250006“2、柔性機(jī)器人結(jié)合機(jī)器感知進(jìn)展突破 6\l“_TOC_250005“、柔性機(jī)器人的定義 6\l“_TOC_250004“、柔性機(jī)器人的特點(diǎn) 7\l“_TOC_250003“、柔性機(jī)器人的原理 8\l“_TOC_250002“3、醫(yī)療機(jī)器人最直接落地，估量空間75億 10\l“_TOC_250001“4、機(jī)器視覺(jué)工業(yè)機(jī)器人彎道超車(chē) 14\l“_TOC_250000“5、相關(guān)公司分析 19圖表名目圖表1：工業(yè)機(jī)器人零部件核心技術(shù)企業(yè)分為上中下游 4圖表2：汽車(chē)業(yè)是工業(yè)機(jī)器人最主要的應(yīng)用領(lǐng)域 4圖表3：生產(chǎn)無(wú)法規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)簡(jiǎn)潔喪失研發(fā)投入的動(dòng)力 5圖表4：國(guó)內(nèi)437家工業(yè)機(jī)器人企業(yè)業(yè)務(wù)分類(lèi) 5圖表5：訂單非標(biāo)準(zhǔn)化限制了ROE的提升 5圖表6：柔性機(jī)器人理論、制造及應(yīng)用市場(chǎng)示意圖 6圖表7：柔性機(jī)械三維構(gòu)造圖 8圖表8：機(jī)器視覺(jué)機(jī)器人工作流程 9圖表9：不同類(lèi)型機(jī)器人性能比照 9圖表10：達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人產(chǎn)品 10圖表11：達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人與傳統(tǒng)手術(shù)方式的比照 11圖表12：醫(yī)療機(jī)器人功能模塊圖 11圖表13：手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)模塊組成 12圖表14：醫(yī)療機(jī)器人功能模塊圖 13圖表15：我國(guó)手術(shù)機(jī)器人適應(yīng)癥規(guī)模測(cè)算 14圖表16：我國(guó)每年手術(shù)機(jī)器人效勞市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算75.35億元 14圖表17：五軸機(jī)器人示意圖 15圖表18：七軸機(jī)器人示意圖 15圖表19：三代柔性機(jī)械手的性能比較 16圖表20：視覺(jué)機(jī)械手在工業(yè)的應(yīng)用 17圖表21：我國(guó)毛筆視覺(jué)機(jī)械手構(gòu)造示意圖 17圖表22：2023-2023年全球機(jī)器視覺(jué)在各領(lǐng)域增速圖 18圖表23：各國(guó)機(jī)器視覺(jué)機(jī)器人占總機(jī)器人比重 18圖表24：機(jī)器人2023Q1-3總營(yíng)收同比增長(zhǎng)34.61% 19圖表25：機(jī)器人歸母凈利潤(rùn)增速全部放緩 20圖表26：拓斯達(dá)2023Q1-3總營(yíng)收同比增長(zhǎng)98.9% 20圖表27：拓斯達(dá)歸母凈利潤(rùn)保持高速增長(zhǎng) 21圖表28：黃河旋風(fēng)總營(yíng)收增速進(jìn)入上升通道 21圖表29：黃河旋風(fēng)歸母凈利潤(rùn)增速有所下降 22圖表30：克來(lái)機(jī)電2023Q1-3實(shí)現(xiàn)營(yíng)收1.54億元 22圖表31：克來(lái)機(jī)電2023Q1-3歸母凈利潤(rùn)同比增長(zhǎng)141% 232傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人受困無(wú)法把握核心零部件技術(shù)進(jìn)展緩慢。由于國(guó)產(chǎn)機(jī)器人起ROE20%左右。/于工業(yè)。柔性機(jī)器人擁有高靈敏性〔自由度多、可變形性、能量吸取等優(yōu)點(diǎn)。材質(zhì)、驅(qū)動(dòng)原理和機(jī)器視覺(jué)三者更好地結(jié)合幫助柔性機(jī)器人擁有更大的應(yīng)用范圍。手術(shù)機(jī)器人是柔性機(jī)器人最直接落地領(lǐng)域，中性估量空間可達(dá)75.35/每75.35億/每年。視覺(jué)柔性機(jī)器人是物流、倉(cāng)儲(chǔ)等興行業(yè)自動(dòng)化必不行缺的組成局部。柔性30%。1、傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人受困核心零部件技術(shù)年，而工業(yè)機(jī)器人“四大家族ABB、安川、發(fā)那科公司分別在19741976年、1978年和1979年開(kāi)頭了全球?qū)＠季?。目前，這四家企業(yè)在中國(guó)市20萬(wàn)臺(tái)，且關(guān)鍵技術(shù)主要分為以下三類(lèi)：把握器〔把握技術(shù)，減速機(jī)，機(jī)器人專(zhuān)用伺服電機(jī)及其把握技術(shù)。3圖表1：工業(yè)機(jī)器人零部件核心技術(shù)企業(yè)分為上中下游下面分兩點(diǎn)論述國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的進(jìn)展掣肘。其一，選購(gòu)方對(duì)精度的高要求導(dǎo)致投入期昂貴且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。汽車(chē)業(yè)是工業(yè)53％以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界各大汽車(chē)制造廠(chǎng)，年產(chǎn)每萬(wàn)輛汽車(chē)所擁有的機(jī)器人數(shù)量為10不會(huì)輕易更換生產(chǎn)線(xiàn)，進(jìn)入者投入期花費(fèi)昂貴且研發(fā)時(shí)間漫長(zhǎng)。圖表2：汽車(chē)業(yè)是工業(yè)機(jī)器人最主要的應(yīng)用領(lǐng)域2023~3000臺(tái)的公司已經(jīng)是目前國(guó)產(chǎn)自主品牌中出貨量較大的企業(yè)，而且工業(yè)機(jī)器人的盈虧平衡點(diǎn)被不斷抬高。表達(dá)了“價(jià)格-銷(xiāo)量-本錢(qián)-研發(fā)”的逆境循環(huán)。4圖表3：生產(chǎn)無(wú)法規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)簡(jiǎn)潔喪失研發(fā)投入的動(dòng)力因上述兩點(diǎn)，國(guó)內(nèi)目前的工業(yè)機(jī)器人企業(yè)普遍集中于系統(tǒng)集成領(lǐng)域，毛利率64%，系統(tǒng)集成的工程大局部是非標(biāo)準(zhǔn)化的，訂單驅(qū)發(fā)開(kāi)工ROE難以提升。圖表4：437家工業(yè)機(jī)器人企業(yè)業(yè)務(wù)分類(lèi)圖表5：ROE的提升52、柔性機(jī)器人結(jié)合機(jī)器感知進(jìn)展突破、柔性機(jī)器人的定義柔性機(jī)器人目前分為工業(yè)和生物兩大類(lèi)，主要對(duì)應(yīng)了制造業(yè)和醫(yī)療行業(yè)的需作人類(lèi)互助中的作用。工業(yè)級(jí)柔性機(jī)器人更多的是指機(jī)器感知與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人結(jié)合的高智能化機(jī)器人。工業(yè)級(jí)柔性機(jī)器人〔softrobot〕更多的指的是運(yùn)用機(jī)器視覺(jué)定位系統(tǒng)，CMOSCCD兩種)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào);圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)展各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而依據(jù)判別的結(jié)果來(lái)把握現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。圖表6：柔性機(jī)器人理論、制造及應(yīng)用市場(chǎng)示意圖6、柔性機(jī)器人的特點(diǎn)較強(qiáng)的適應(yīng)性。在空間在軌效勞中，具有重要的應(yīng)用價(jià)值?！衬軌蚴沟脵C(jī)器人在簡(jiǎn)潔的空間環(huán)境下進(jìn)展敏捷的運(yùn)動(dòng)；可變形性能夠使機(jī)器人完成多種任務(wù)，削減航天器的運(yùn)載本錢(qián)；力，提高安全性。柔性機(jī)器人的操控是難點(diǎn)，無(wú)論是執(zhí)行機(jī)構(gòu)還是把握方法，傳統(tǒng)的方式往運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證，要實(shí)現(xiàn)自主地完成各項(xiàng)任務(wù)，需要爭(zhēng)論與進(jìn)展的把握方案。7、柔性機(jī)器人的原理機(jī)器感知、機(jī)器行動(dòng)與人機(jī)交互是柔性機(jī)器人的三大組成局部。首先從仿生學(xué)來(lái)看，柔性機(jī)器人設(shè)計(jì)初衷在于能在各種簡(jiǎn)潔環(huán)境中代替甚至做到人類(lèi)所不102~106Pa。機(jī)器行動(dòng)依靠的是每一個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)處裝有的驅(qū)動(dòng)器〔actuator。并不是全部的柔性機(jī)器人都具有人機(jī)交互功能，這一功能一般靠深度學(xué)習(xí)和自然語(yǔ)言處理〔NLP〕完成。圖表7：柔性機(jī)械三維構(gòu)造圖圖像采集卡。視覺(jué)軟件一般會(huì)安裝在PC端，或者集成在觸摸屏中。一般的工作8給定值，最終把握高精度的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)整機(jī)器人的位姿。圖表8：機(jī)器視覺(jué)機(jī)器人工作流程材質(zhì)、驅(qū)動(dòng)原理和機(jī)器視覺(jué)的融入幫助柔性機(jī)器人擁有更大的應(yīng)用范圍。柔外科手術(shù)的機(jī)器人，以及在非構(gòu)造化環(huán)境中操作的國(guó)防和救援機(jī)器人。圖表9：不同類(lèi)型機(jī)器人性能比照9375億和商業(yè)化，且大規(guī)模用于臨床。最為典型的產(chǎn)品就是美國(guó)直覺(jué)外科公司的達(dá)芬奇外科手術(shù)機(jī)器人。達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人又稱(chēng)“內(nèi)1995年成立的直覺(jué)手術(shù)機(jī)器人公司自行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及銷(xiāo)售。圖表10：達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人產(chǎn)品達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人的核心技術(shù)對(duì)應(yīng)了柔性機(jī)器人的三要素。達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器10生的技術(shù)動(dòng)作和手術(shù)操作。達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人代表著當(dāng)今手術(shù)機(jī)器人最高水平，EndoWrist3D機(jī)交互。圖表11：達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人與傳統(tǒng)手術(shù)方式的比照隨著根底零部件技術(shù)的成熟，將來(lái)醫(yī)療機(jī)器人的進(jìn)展將更側(cè)重于機(jī)器視覺(jué)和為機(jī)器人技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)方向。圖表12：醫(yī)療機(jī)器人功能模塊圖11手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)使醫(yī)生在微創(chuàng)手術(shù)時(shí)能了解手術(shù)工具相對(duì)于解剖構(gòu)造的位置。包括三個(gè)模塊，具體如下表。圖表13：手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)模塊組成經(jīng)自然腔道內(nèi)鏡手術(shù)(naturalorificetransluminalendoscopicsurgery，操作的一種外科手術(shù)。目前，有機(jī)構(gòu)在達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)上進(jìn)展NOTES動(dòng)物試驗(yàn)，但臨床推廣極難。主要緣由在于：1〕達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人較為浩大，簡(jiǎn)潔與患者身體碰撞；2〕狹小的自然腔道導(dǎo)致操作空間狹小，手術(shù)操作格外困難；3〕12人體解剖機(jī)構(gòu)的差異，如陰道穹窿與骶骨胛間的角度及骨盆形態(tài)學(xué)特征等。圖表14：醫(yī)療機(jī)器人功能模塊圖全球2023年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)200億美元，市場(chǎng)重心將漸漸遷至亞洲。依據(jù)202320030%?，F(xiàn)階段，北美市場(chǎng)為最大市場(chǎng)，而由于政府醫(yī)療投入加大，醫(yī)療系統(tǒng)重組和人們對(duì)微創(chuàng)手術(shù)意識(shí)加強(qiáng)，質(zhì)的國(guó)家中，全球每年有400萬(wàn)臺(tái)手術(shù)能夠使用達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人完成，市場(chǎng)潛在規(guī)模巨大〔1%滲透率、200臺(tái)手術(shù)/年、1000美元/臺(tái)手術(shù)材料效勞費(fèi)估240億美元/年。在手術(shù)機(jī)器人最為普及的美國(guó)，除前列腺、組織細(xì)胞瘤等手術(shù)以外，開(kāi)放式手術(shù)〔如結(jié)直腸、疝氣、心胸等〕仍更為普遍，手術(shù)機(jī)器人具有進(jìn)展?jié)摿??？紤]潛在購(gòu)置方需求數(shù)量以及適應(yīng)癥市場(chǎng)規(guī)模兩方面因素，中性估算國(guó)內(nèi)手75.35億/2023家三級(jí)醫(yī)院、7000家二級(jí)醫(yī)院，以5000臺(tái)潛在需求、以每臺(tái)手術(shù)機(jī)器人50萬(wàn)美元估算，潛在手術(shù)機(jī)器人億元200臺(tái)手術(shù)，1310億美元/〔約60人國(guó)內(nèi)潛在市場(chǎng)空間為136.73億元/年。其中，泌尿外科和婦科市場(chǎng)規(guī)模為15.73億元，普外科為58.3億元，心臟外科為62.7億元。圖表15：我國(guó)手術(shù)機(jī)器人適應(yīng)癥規(guī)模測(cè)算依據(jù)以上數(shù)據(jù)，從保守、中性和樂(lè)觀(guān)三種測(cè)算來(lái)看，現(xiàn)階段我國(guó)每年手術(shù)機(jī)54.2775.35億元。但隨著手術(shù)機(jī)規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大。圖表16：我國(guó)每年手術(shù)機(jī)器人效勞市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算75.35億元4、機(jī)器視覺(jué)工業(yè)機(jī)器人彎道超車(chē)業(yè)界將大于6軸的機(jī)器人均稱(chēng)為柔性機(jī)器人，所謂工業(yè)機(jī)器人的軸可以用專(zhuān)業(yè)14的名詞自由度來(lái)解釋?zhuān)僭O(shè)機(jī)器人具有三個(gè)自由度，那么它可以沿x，y，z軸就是更高的靈敏性。五軸是很多工業(yè)機(jī)器人的配置，這些機(jī)器人可以通過(guò)x，y，z以靈敏轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，增加了其靈敏性。六軸機(jī)器人可以穿過(guò)x，y，z軸，同時(shí)每計(jì)算出機(jī)器人的軸數(shù)。七軸機(jī)器人，又稱(chēng)為柔性〔冗余〕機(jī)器人，相比六軸機(jī)器人額外的軸允許機(jī)器人躲避某些特定的目標(biāo)，便于末端執(zhí)行器到達(dá)特定的位置，可以更加靈敏的適應(yīng)某些特別工作環(huán)境。圖表17：五軸機(jī)器人示意圖圖表18：七軸機(jī)器人示意圖15柔性機(jī)械手經(jīng)受幾代的進(jìn)展日漸成熟。柔性機(jī)械手是在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中使程中進(jìn)展起來(lái)的一種型裝置。目前，機(jī)械手已進(jìn)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個(gè)重要組成局部。把機(jī)床設(shè)備和機(jī)械手共同構(gòu)成一個(gè)柔要。圖表19：三代柔性機(jī)械手的性能比較16機(jī)器感知助力柔性機(jī)械手彎道超車(chē)。在原有工業(yè)機(jī)器人根底上，通過(guò)增加攝例數(shù)據(jù)庫(kù)，并將這個(gè)庫(kù)合并到一個(gè)“深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”中，使機(jī)器人能夠依據(jù)其成功產(chǎn)品定價(jià)權(quán)的現(xiàn)狀。圖表20：視覺(jué)機(jī)械手在工業(yè)的應(yīng)用圖表21：我國(guó)毛筆視覺(jué)機(jī)械手構(gòu)造示意圖1730%。依據(jù)HIS的推想，全球倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化市場(chǎng)估量在現(xiàn)在至2023年之間將以20-25％的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。其核心設(shè)備——自動(dòng)化導(dǎo)向車(chē)輛的需求在過(guò)去兩202325-30％。我國(guó)目30%的增長(zhǎng)。圖表22：2023-2023年全球機(jī)器視覺(jué)在各領(lǐng)域增速圖圖表23：各國(guó)機(jī)器視覺(jué)機(jī)器人占總機(jī)器人比重185、相關(guān)公司分析Keyence等工業(yè)AI巨頭。機(jī)器人：工業(yè)機(jī)器人國(guó)內(nèi)龍頭，技術(shù)研發(fā)任重道遠(yuǎn)。機(jī)器人是國(guó)產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)龍頭，樂(lè)觀(guān)拓展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品在3C能源等領(lǐng)域應(yīng)用渠道，2023年工人產(chǎn)品中，追趕機(jī)器人國(guó)際水平。圖表24：2023Q1-334.61%19圖表25：機(jī)器人歸母凈利潤(rùn)增速全部放緩?fù)厮惯_(dá)：工業(yè)機(jī)器人后起之秀，擁有強(qiáng)有力銷(xiāo)售營(yíng)銷(xiāo)渠道。拓斯達(dá)是國(guó)內(nèi)工2023Q1-35.0898.90%；其中工業(yè)機(jī)器人0.55億元，是最重要營(yíng)收來(lái)源。圖表26：2023Q1-398.9%20圖表