智能機器人概念界定
感覺、決策、執行、控制是智能機器人基本四要素
國際标準化定義機器人是一種能夠通過程式設計和自動控制來執行諸如作業或移動等任務的機器。随着多模态感覺系統、動力學模型、深度學習、定位導航等多種智能技術的漸進發展，疊加機器人下遊需求場景日益多元化，智能技術加快與機器人的融合，如今機器人學已經發展成拓撲學、系統工程、人工智能等多領域交叉的綜合型學科。艾瑞咨詢認為智能機器人具備深度感覺、智能決策、靈巧執行、精準控制等要素，可完成預期任務，同時可自主應對執行過程中的突發情況。依據應用場景的不同，智能機器人的使用主體分為個人消費級與企業級，本次報告的研究範疇為企業級智能機器人。
機器人實作完全自主的判斷、決策仍需要不斷探索
機器人從誕生到向智能化邁進的發展程序大緻可分為萌芽成長期、快速發展期與智能探索期三個階段。多樣傳感器的應用使得機器人從單純具備記憶、存儲能力的示教再現型向感覺回報型轉變，智能成熟度的提升催生機器人從傳統工業領域向更加貼合人類生活的服務領域滲透。目前，整個産業處于機器人3.0探索階段，以期機器人從部分智能向完全自主的拐點出現。
明确智能機器人産業頂層戰略地位，突破核心部件與關鍵技術難點，助力機器人向多樣化應用領域延伸
政策推動機器人行業模式跑通，率先實作工業領域規模化
基于政策端的大力驅動，工業機器人率先形成規模化，助推整個行業的發展。近年來中國工業機器人的産量逐年攀升，2021年整體産量突破36萬套，達到近五年來的峰值，穩居全球第一大工業機器人市場。2020年制造業的機器人密度實作每萬人246台，逼近全球制造業機器人使用密度的2倍。機器人産業的蓬勃發展是企業積極響應國家号召的展現，截至2021年底，機器人領域的專精特新“小巨人”企業數量達到101家，涵蓋整機、核心部件、系統內建等各類領域，為産業健康發展奠定堅實基礎。
核心硬體國産化比重加大，新興技術水準國際領先，機器人智能水準大幅提升
機器人核心硬體，如減速器、伺服電機，長期受制于國外是限制行業發展的重要因素。伴随智能制造的轉型更新，許多企業開始摒棄買辦思維，加快國産自研程序，逐漸縮小國産部件與進口零件的性能差距，核心零部件的國産化替代比重增大，進一步打破國外壟斷核心技術的局面。受益于國内人口體量對資料資源的支援，國内企業在大資料、人工智能、雲計算、物聯網等戰略性新興産業的發展比肩國際甚至處于領先水準。據統計，近十年中國AI專利申請量居全球首位，占比超過74.7%。智能技術的加持減輕機器人對核心硬體的依賴程度，以軟體賦能硬體，國産機器人另辟蹊徑，應用領域從傳統工業走向服務、醫療、農業、安防等新場景。
行業發展驅動因素：生産驅動
企業層面對效率、品質、成本的強烈需求，驅動“機器人代人”
充足、高效、專業的勞動力是保障國家經濟發展的前提。相較于人工，機器人在生産效率、品質、工作穩定性、環境依賴性等多個方面具有固有優勢。特别是在完成高精度、耗時長、環境惡劣等工作時，機器人可有效提升生産效率，統一産品品質，并且保障人身安全。企業尤其是制造業的智能轉型更新，使機器人在工業領域具備成熟應用體系；在服務業、教育、醫療等領域的嘗試延展了機器人的應用邊界。伴随着人口老齡化，機器人代人成為應對未來勞動力短缺的一種可能；此外疫情的反複爆發加速機器人代人程序。
機器人“智”的展現：環境感覺
以傳感器為基礎，建構融合視覺、聽覺、觸覺、體感等多模态感覺系統，精準回報環境資訊
傳感器是機器人具有類人知覺與反應能力的基礎，它起到内部回報控制，感覺并與外部環境産生互動的作用。依據檢測對象的類别，可分為用于測量智能機器人自身狀态的内部傳感器和用于測量與機器人作業相關的外部因素的外部傳感器。依靠單一的傳感器裝置，僅能完成局部資訊識别；為了擷取完整、穩定的系統資訊，通常采用多源資訊融合方式提高識别的準确率。通過不同的方法與視角收集的耦合的資料樣本即多模态資料，多源資訊交叉融合是提高資訊識别率的最主要手段。在機器人系統上配置不同性能的傳感器，可建構融合視覺、聽覺、觸覺等感覺能力的綜合系統，便于智能機器人在執行工作中精準擷取環境資訊。
機器人“智”的展現：執行控制
多學科交叉融合，強化機器人“大腦”，執行智能控制
控制系統是機器人的大腦，機器人在執行工作時的運動位置、姿态、軌迹、操作順序及動作時間，均受控于控制技術。控制内容可分為：（1）底層控制：以機械部分、驅動器、傳感器等為核心的本體控制；（2）上層控制：涵蓋運動分析、路徑規劃及配套軟體控制。傳統控制與智能控制相結合構成了目前智能機器人的控制系統，在運動、軌迹、力度受控的前提下，融合資訊科學、人工智能等技術，增加機器人的推理、學習與決策能力。
機器人“智”的展現：智能決策
智能算法實作特定限制條件下的決策優化
機器人的智能決策指機器人具備一定獨立自主解決問題的能力，通過感覺了解行為環境，在與環境的互動中積累經驗，形成在複雜環境中執行任務的能力。機器人的決策主要依靠算法實作，并搭載機器學習、深度學習等人工智能技術，優化算法的實作路徑。針對不同類型的機器人，算法的側重點有所差異：移動機器人側重定位導航、路徑規劃與避障功能；機械臂等工業機器人則重視尺寸測量、缺陷檢查、定位識别等環節。現階段，機器人在空間中的移動是其與環境産生互動的基礎方式，作為決策的一個分支，如何通過優化智能技術實作機器人的精準自主導航為業内關注熱點。在“視覺”先行的環境下，視覺算法的應用為機器人實作決策執行提供基礎。
智能機器人産業鍊
産業鍊條通暢，軟體系統與智能技術的産業角色占比提升
智能機器人産業鍊與傳統機器人産業鍊大緻相似，上遊核心部件除減速器、伺服電機、控制器、傳感器外，增加了展現算力水準的專用晶片。随着機器人感覺、決策、控制、互動能力更新，軟體系統與配套技術支援在産業鍊中占比加大。中遊機器人本體是各種功能機器人的重要組成部分，承擔機器人執行指令和運動的任務，但礙于整機設計難度大與投入成本高昂，中小企業多關注軟體技術，并開始與系統內建商開展直接合作。
智能機器人：工業領域
顯著優勢促使機器人向工業領域滲透，助推“工業4.0”程序
作為機器人起源與最先落地的應用領域，工業機器人在整個機器人産業中占據重要地位。應用于工業自動化領域的機器人是具備自動控制、可重複程式設計、多用途功能的操作機器，多以固定或移動的方式被廣泛應用于汽車制造、3C裝置生産、金屬機械加工、工業物流倉儲、塑膠化學産品生産等行業。機器人在效率、精度、品質、安全性等方面的優勢有效緩解制造業勞動力成本不斷上漲與産能無法及時滿足需求帶來的難題，并向新興領域不斷拓展延伸。智能制造是“工業4.0”的核心，機器人作為推進智能制造的重要載體與使能裝備，在向“工業4.0”邁進的程序中扮演重要角色。
工業機器人的智能移動
順應市場需求，适配柔性場景的移動機器人占據市場主導
“移動”功能是機器人智能化的直覺展現。作為國民經濟的重要支撐，物流行業與生産行業在數字産業更新中扮演重要角色，其對貨物搬運、物料轉移、智能轉運的業務需求加速移動機器人的發展。2021年搬運類機器人的市場占比達到45%，在工業市場中占據最大份額。依托自主導航、多傳感器控制、靈活作業的特點，移動機器人被廣泛應用于柔性搬運傳輸、柔性加工裝配與空間物品分揀等環節。以AGV/AMR為主要品類的工業物流機器人有望在2023年突破14萬台銷量，在未來占據更大市場。
工業機器人的智能移動
短期内實作AMR對AGV的完全替代存在難度
相較于按照固定路線執行運輸任務的自動導引車AGV，依托自身強大算力實作環境感覺，兼顧規劃導航、自主避障的自主移動機器人AMR在物料搬運任務中變現更為靈活、智能。易于部署的優勢加速AMR進入市場，形成對AGV的替代趨勢。 工業物流場景進行自動化更新改造時需在優化解決問題方式的基礎上兼顧成本控制，成本劣勢是目前阻礙AMR滲透的主要因素；在精益生産等需要嚴格按照既定産線執行任務的場景中，自主選擇的特性反而成為AMR準确運作的威脅。但伴随産品趨向成熟，與場景需求的适配度提升，AMR将成為企業的傾向性選擇，側面推動移動機器人的智能發展。
工業機器人的趨勢演進
智能控制推進人、機邁向協同作業的更深層次
伴随工業領域小批量、多品種、定制化的新業務需求逐漸替代規模化、單一化需求模式，部署簡單、成本友好、體積小、輕量化的協作機器人産線方案逐漸受到工業領域的追捧。協作機器人的出現使得機器人與人可共享工作空間，人機協作方式更進一步。2015年起，國内廠商紛紛布局協作機器人賽道，先後推出多款産品，并在近幾年實作更新換代。安全性是人機協作的前提，智能控制是安全性的保障。智能技術的加持不斷推進人機協作模式的演進，未來有望在兼顧成本、産品、性能等因素的同時，實作人機的深度共同作業。
智能機器人：商業服務領域
洞察場景痛點，精準定位産品功能，服務機器人獲得業界認可
作為機器人家族中的年輕成員，在機器視覺、語音識别、知識圖譜等智能技術的加持下，服務機器人近年來發展強勢，逐漸向酒店、餐飲、零售、安防、巡檢等領域不斷滲透。成本、效率、服務品質等因素是商業服務行業的關注重點，機器人的加入為服務效率提升，服務品質統一，管理營運的智能化、現代化轉型搭建橋梁。配送類、清潔類機器人在2021商用服務市場中占據主導地位，獲得業内更高認可。
服務機器人的智能展現
靈活适配多樣場景，兼顧服務與“資料抓手”角色
作為直接觸達使用群體的産品，服務機器人在改善招工困境、提升服務效率的同時，兼顧前端資料采集的功能，實時監控上傳場景變量資訊，為服務行業的數字化、系統化營運管理提供一線資料支援。依托智能算法，機器人在自主導航、智能作業、人機互動等次元展現的功能可覆寫商用服務場景的基本訴求。相較于标準化的工廠環境，服務場景的靈活性使得機器人産品形态呈現多樣性，針對性适配場景确切需求。
智能機器人：醫療領域
在診療、康複、服務領域，醫療機器人開始大顯身手
醫療機器人是一種集合醫學、生物力學、機械學、材料學、計算機視覺、數學分析等衆多學科的交叉研究領域，在醫院、診所、康複中心等醫療場景中發揮模拟手術、輔助診療、康複服務等功能。醫療機器人的加入對醫務人員、患者均起到正向輔助作用，在時間、效率、診療精準度、治療體驗感等多元度發揮優勢功能。目前機器人品類主要集中在手術、康複、輔助服務三個方面，其中手術機器人市場認知度最高，康複機器人基于市場需求大與使用難度低等因素正加速向市場滲透。
醫療機器人的執行體系
控制執行受控于人為意識判斷，智能化程度處于發展初期
在醫療機器人的任務體系中，資訊感覺是執行體系的基石。綜合來自檢測裝置、醫生觀察、患者自述及統計資料的多方資訊，建立、更新患者模型，制定治療規劃，并以醫生為決策主體，利用機器人診療患者。相較于工業領域的無人化、自動化，醫療機器人的智化程度處在發展初期，更多輔助專業醫務人員從事診療活動，穩定、精準、靈活的特點是醫療機器人向場景滲透的主打賣點。礙于場景與人類密切接觸的特殊性，距離實作業内與患者公認的理想智能形态仍有廣闊探索空間。
醫療機器人的發展走向
技術、業務雙軸發力，加速驅動産業程序
盡管中國醫療機器人行業發展已步入“快車道”，相關智能技術在大健康産業逐漸滲透與應用，醫療機器人的實際落地仍存在諸多卡點，高昂成本，場景需求了解片面，附加技術成熟度欠缺等因素嚴重制約醫療機器人、醫療資源向患者靠近。醫療機器人納入國家醫保的政策同時利好患者與醫療機構，正面推進機器人落地醫院程序。在業務側與技術端的同步發力，将是未來機器人智能化發展與實作滲透應用的強力推手。
智能機器人：農業領域
發展智能農機是應對農業生産勞動力不足的必然趨勢
農業技術是國民經濟發展的基礎，種植、管理、收獲農産品均需要大量人力、物力，勞動力是農業生産中最重要的資源。據統計，2021年中國65歲以上人口占比超過14%，勞動生産中的中流砥柱力量大量缺失，中國已陷入嚴重老齡化境地。城鎮化程序的加速驅使農村人口向城市湧進，年輕一代務農熱情低沉，勞動力不足、土地資源被損害、生産效率不穩定等問題日益凸顯。為應對挑戰性需求，以資料、系統、智能裝備為特征的智慧農業得到大力推動，作為自動化、無人化、智能化的有力推手，農業機器人逐漸成為農牧領域的發展熱點。
農業機器人的智能應用
非結構化自然環境對機器人技術提出更高要求，農業領域具備環境複雜、作業對象特殊、季節性強的非結構特點，自然環境中複雜多源的影響因素對農業機器人的智能程度提出更高要求。現有農業機器人産品的智能化發力點集中在“眼”“腦“”手”“腳”，以期通過全域感覺、導航規劃與智能控制等技術，實作機器人的靈巧作業，滿足在繁重、惡劣甚至危害場景下高效執行生産作業。
農業機器人的落地挑戰
業務與技術的雙向挑戰放緩機器人的邁進步伐
在市場需求的針對引導，科研機構、企業的不斷努力下，中國農業機器人技術取得了一定成果，行業整體逐漸向前，但與發達國家相比，受限于生産制造成本、智能技術結合程度，絕大多數農業機器人領域的研究處于實驗室階段，産業發展相對初期。高成本是業務落地的最大挑戰，直接影響産品的下沉推廣。礙于農業場景固有的複雜特征，現階段的環境感覺不能滿足資訊、資料的全面擷取，影響模型搭建、算法演進精度，進而阻礙協同技術發展、降低對場景的解讀了解。
從技術側驅動機器人的智能化程序
技術協同關聯引領機器人實作感覺向認知的跨越式發展
核心零部件的國産化替代程序對産業發展有着着舉足輕重的意義，提升自研硬體性能，打破外資品牌長期掣肘的局面需業内企業持續發力。軟體賦能硬體，以多源感覺為基礎，依托海量資料改進以算法為核心的智能技術，通過“端-邊-雲”協同架構，緩解終端資料處理壓力，增強機器人對環境變化的實時響應，并用資料反哺疊代智能技術。
場景應用下沉，促進新興産品不斷湧現
機器人的産品演進與市場的需求更新同步轉變。現階段的機器人産品主要落地标準、單一的工作場景，産品功能僅可覆寫場景初級需求。伴随産品逐漸規模化，企業對場景需求的洞察加深，機器人産品一方面将從廣度上拓展應用可能，推出新型品類覆寫如高危、惡劣、勞動力短缺等場景；另一方面将破除壁壘，實作機器人全場景作業，靈活、協作參與人類活動，觸達使用者剛性、實際需求。
從産業側助推機器人的生态化融合
作為“制造業皇冠頂端的明珠”，智能機器人的研發、制造與應用是産業生态各個主體的共創成果。伴随大批新興力量的加入，建構健康的生态體系，彙聚産業各方主體的資源力量，是智能機器人産業跨步向前的重要趨勢。從國家層面強化機器人産業整體戰略規劃，精準扶持産業主體對象；号召頭龍企業發揮主體優勢，從技術端、産品端向産業輸送創新力量；産學研用關聯，以需求為牽引，提升機器人産品與場景需求的契合程度；借助資本力量，促進産品創新，持續賦能整體産業。