国产机器人逆袭！柔性机器人杀进医疗工业两大市场

近几年，随着机器人制造技术的飞速发展，工业机器人、医疗机器人等应用场景不断增多，机器人商业化进程明显加快。从Yole Development公布的数据来看，机器人市场规模在持续扩大，从2015年的270亿美元增长到2021年的460亿美元，年均复合增长率高达9.4%。尤其在国防、工业和消费领域，机器人的应用尤为广泛，相应领域的营收占比也居高不下。

本期智能内参，我们推荐申万宏源的柔性机器人行业研究报告。报告从仿生和机器视觉等技术原理入手，深入解读了柔性机器人在医疗和工业两大领域的应用。在这其中，国产机器人的发展成为了报告的焦点。

国产工业机器人产业的发展虽然起步较迟，与被称为“四大家族”的库卡、abb、安川、发那科等知名企业存在技术差距。这并未阻碍国产机器人的发展步伐。在医疗、工业等关键领域，国产机器人已经开始展现其独特的优势和应用潜力。尤其是在医疗领域，随着柔性机器人技术的不断发展，国产医疗机器人有望在未来占据一席之地。

那么，接下来我们来看看智能内参为大家整理的干货内容：

一、国产机器人的两大挑战与机遇

尽管国产工业机器人的产业化起步较迟，技术差距明显，但这也为国产机器人提供了巨大的发展空间和机遇。国产机器人需要在技术研发上持续投入，缩短与“四大家族”的技术差距。随着工业、医疗等领域的快速发展，国产机器人需要抓住这些机遇，进一步拓展应用领域，提高市场份额。

在未来，我们有理由相信，国产机器人将在工业、医疗等领域发挥更大的作用，为我国的经济社会发展做出更大的贡献。当前，中国的市场占有率超过八成的是四大巨头企业。这三家在全球机器人销售市场上表现突出，销量均突破二十万大关。它们在本土拥有众多专利，展现出强大的技术实力。工业机器人的国产化步伐仍然稳健但缓慢。

▲ 工业机器人的核心零部件技术企业分为三个层次

工业机器人的核心零部件技术主要包括三大块：控制器技术、减速机以及机器人专用的伺服电机及其控制技术。这些技术的掌握程度直接影响到工业机器人的性能和质量。

由于国内尚未全面掌握这三大核心零部件技术，我们的机器人产品主要以下游系统集成为主。这一现象与过去两年的服务机器人热潮相呼应，虽然订单分散，但毛利率较低。在核心零部件方面，国内有超过八成的产品依赖进口。进口的不仅仅是物质，更是技术的代表。采购这些核心零部件的成本，往往比外企自用高出三五倍以上，因此国产替代的空间极为广阔。

▲国内工业机器人企业业务分类介绍

随着科技的不断发展，国内工业机器人企业的数量日益增多。据统计，我国已有437家工业机器人企业，它们之间的业务分类各不相同。这些企业在工业机器人领域的发展，无疑推动了我国工业自动化的进程。

尽管发展速度迅猛，但国内传统工业机器人企业在面临一些挑战时，其运营效率（ROE）的提升却受到了一定的限制。其中，核心技术的缺失和订单的非标准化是主要掣肘。

深入了解后我们发现，订单的非标准化成为了限制ROE提升的重要因素之一。以汽车业为例，工业机器人主要应用于汽车的焊接生产。汽车工业对焊接的精度要求极高，这使得新进入这一领域的企业在初期需要投入大量的资金进行研发，并且研发周期相对较长。这样的投入和周期，无疑增加了企业的运营成本，进而影响了ROE的提升。

另一方面，采购方对精度的高要求也反映了市场对工业机器人技术的高标准。为了应对这一挑战，国内工业机器人企业需要加大技术研发力度，提高产品质量和精度。只有这样，才能满足市场的需求，提升企业的竞争力。

国内工业机器人企业在面对市场挑战时，需要不断提升自身的技术实力，优化业务流程，以提高运营效率。和相关机构也应给予更多的支持和引导，推动这一领域的健康发展。

以上内容生动、文体丰富，同时保持了原文的风格特点。希望对你有所帮助。随着技术和市场的不断变化，国产工业机器人面临着多重挑战。由于市场需求分散，难以形成规模化优势，使得盈亏平衡点不断攀升，对国产工业机器人的发展构成了不小的压力。当前，国产工业机器人主要集中应用于非汽车行业的新兴领域，如六轴工业机器人的年出货量在2000至3000台的企业已是行业佼佼者。

外资和合资品牌的工业机器人价格逐渐降低，加剧了市场竞争，使得国产工业机器人的生存空间受到挤压。在这种背景下，生产无法规模化的产业容易丧失研发投入的动力，对国产工业机器人的研发和发展构成了双重挑战。

与此随着仿生学和机器视觉的飞速发展，柔性机器人这一新兴领域崭露头角。柔性机器人由易变形的物质组成，如液体、凝胶和弹性体，与生物组织和器官的弹性和流变特性相匹配，展现出极大的潜力和发展前景。对于国产工业机器人而言，理解和掌握柔性机器人的原理和技术，是应对市场变化、提升竞争力的关键。

当前，国内工业机器人领域对外资和合资品牌的依赖程度较高，但随着技术的不断进步和市场需求的不断变化，国产工业机器人自主品牌的发展空间正在逐步扩大。在这个进程中，理解和研究柔性机器人的原理和技术，将是国产工业机器人发展的一个重要方向。我们期待更多的国内企业能够在这个领域取得突破，推动国产工业机器人的持续发展。题目：柔性机器人的理论、制造、应用市场及特点概览

一、柔性机器人的理论探索

随着科技的飞速发展，柔性机器人作为前沿科技领域的明星产物，其理论研究日益受到关注。模拟生物的柔性与灵活性，我们创造了仿生柔性机器人，它们主要应用于医疗领域，展现出巨大的潜力。运用机器视觉的六轴以上的工业级柔性机器人，正在工业领域掀起一场革新。

二、柔性机器人的制造及应用市场

柔性机器人的制造是一个集机械、电子、控制等多学科于一体的复杂过程。随着应用市场的不断扩大，柔性机器人的制造需求也日益增长。它们在医疗、工业、农业等多个领域都有广泛的应用，为市场带来了巨大的经济价值。

三、柔性机器人的特点

1. 仿生特性：仿生柔性机器人模拟生物的柔性与灵活性，使其在医疗领域具有独特的优势。

2. 机器视觉：工业级柔性机器人运用机器视觉技术，实现了高精度的操作，满足了复杂工业环境的需求。

3. 机器感知与行动：柔性机器人通过先进的机器感知技术，能够感知环境并作出相应的行动。

4. 人机交互：柔性机器人的人机交互能力，使得人类能够更便捷地控制和操作机器人。

四、从原理看柔性机器人

从原理上讲，柔性机器人的运作离不开机器感知、机器行动与人机交互三大组成部分。其中，机器感知使机器人能够感知环境并获取信息；机器行动使机器人能够根据获取的信息作出相应的动作；而人机交互则使得人类能够更便捷地控制和操作机器人。

▲柔性机械的三维华丽构造

在仿生学的灵感下，柔性机器人被赋予在各种复杂环境中替代甚至超越人类的能力。它们需要与软材料、生物或人工复制的生物功能进行互动，对于机器感知层的材料选择至关重要。这些材料的杨氏模量通常超过10^9 Pa，与皮肤、肌肉等结缔组织的杨氏模量（介于10^2至10^6 Pa之间）相比，显得更为坚韧。

柔性机器人的操控是一项颇具挑战性的技术。机器人的行动依赖于每个活动关节处安装的驱动器（actuator）。目前，应用于柔性机器人的执行机构类型多样，包括电活性聚合物、绳驱动器、形状记忆合金以及流体驱动器等。控制方案的研发更是难上加难，仍有待进一步突破。

人机交互功能则是柔性机器人不可或缺的一部分，它依赖于深度学习和自然语言处理（NLP）技术的支持。并非所有的柔性机器人都需要这一功能。它们可以根据实际应用场景和需求进行定制设计，展现出更加智能、灵活的特点。这些机器人不仅在工业生产线上发挥着重要作用，更在医疗、救援、探索等领域展现出巨大的潜力。它们可以在人类无法涉足的环境中完成复杂任务，为人类带来更多的便利和安全保障。

在未来，随着技术的不断进步和创新，柔性机器人将在更多领域发挥重要作用，成为人类不可或缺的助手。它们的灵活性和智能性将让人们在面对各种挑战时更加得心应手，为我们的生活带来更多的可能性。工业机器人中的机器视觉系统，堪称现代工业领域的智慧之眼。其工作流程如同一次精准的视觉之旅，主要涵盖三大核心部分：图像采集、图形处理与运动控制。

图像采集是机器视觉的起点。这一过程依赖于图像摄取装置，它有两种主要类型：CMOS和CCD。它们如同机器人的眼睛，捕捉并转化为我们肉眼难以分辨的微小细节。

紧接着，硬件部分登场。这其中包含相机、光源以及图像采集卡。它们共同协作，将捕捉到的图像数据进行初步加工和处理。软件开始发挥重要作用。这些软件通常被安装在PC端或者集成在触摸屏中，它们对图像进行高级处理，如特征提取、数据识别与计算等。

到了工作阶段，机器人会首先选取被跟踪物体的局部图像。这一过程相当于机器人的离线学习过程。在这一阶段，机器人会在图像中建立坐标系，并通过训练系统来学习和识别跟踪物体。当学习结束后，图像采集卡会不断地捕捉图像，精准地提取物体的跟踪特征。

随后，通过数据识别和计算，机器人会利用逆运动学求解，得出各关节的位置给定值。这就像是机器人的大脑在思考并指挥四肢一样，确保了机器人的精确动作。

最终，机器人通过控制高精度的末端执行机构，调整其位姿，完成一系列复杂的任务。整个过程流畅而精准，仿佛是一场视觉与运动的完美舞蹈。这不仅展现了机器视觉机器人的高效性，更彰显了现代工业领域的科技进步。▲不同类型机器人性能对比

柔性机器人，以其独特的性能，在众多机器人类型中独树一帜。这种机器人拥有分布变形的特性，理论上拥有无穷多的分支，造就了一个超冗余的配置空间。在这个空间中，柔性机器人的尖端可以精确到达三维工作空间中的任何一点，而其形状或配置却是千变万化的。

这种机器人的伸缩性出色，使得它们可以与障碍物巧妙地协调。它们能够轻松携带柔软且易碎的有效载荷，而不会对其造成任何伤害。利用应变变形的特性，柔性机器人甚至可以通过小于其名义尺寸的开口进行挤压，展现出极高的适应性和灵活性。

这样的性能特点使得柔性机器人在许多领域都有广泛的应用。它们成为了类人机器人的理想选择，与人互动时无需担心造成伤害。对于需要高度灵活性的工业机器人来说，柔性机器人可以轻松地到达狭窄的空间进行服务和喷漆。在医疗领域，它们特别是在外科手术中发挥着重要作用，其精准度和灵活性为手术提供了更高的成功率。在国防和救援领域，柔性机器人也能在非结构化环境中灵活操作，为救援工作带来极大的便利。

柔性机器人的独特性能和广泛的应用领域使其成为当今机器人技术领域的佼佼者，展现了无限的潜力和可能性。三、两大应用场景——医疗领域的巨大潜力与多样应用

医疗领域，其应用前景估计空间高达75亿。在这个庞大的市场中，医疗机器人扮演着日益重要的角色。作为柔性机器人最典型并且商业化的应用，医疗机器人已经在医院和诊所广泛部署，用于医疗或辅助医疗。

医疗机器人，如同其名，是专门用于医疗环境的机器人技术。它们的应用范围广泛，可以根据功能分为手术机器人、康复机器人、护理机器人、救援机器人和转运机器人等多种类型。

手术机器人，就如同高精度的外科医生，能够执行复杂的手术操作，提高手术成功率并降低风险。康复机器人则帮助患者进行康复训练，通过物理治疗和运动疗法促进患者恢复。护理机器人则负责照顾病患，提供日常护理和生活帮助。救援机器人在灾难和紧急情况下发挥重要作用，如执行救援任务、搜索和探测等。而转运机器人则负责在医疗机构内部转运药品、样本和其他重要物品。

随着技术的不断进步，医疗机器人的应用范围和效率也在不断提高。它们为医疗行业带来了革命性的变革，提高了医疗服务的质量和效率，也减轻了医护人员的工作负担。在未来，随着技术的进一步发展和普及，医疗机器人将在医疗领域发挥更加重要的作用。▲达芬奇手术机器人

在众多医疗科技的璀璨星辰中，达芬奇手术机器人无疑是一颗耀眼的明星。由美国的直觉外科公司（Intuitive Surgical）研发的达芬奇外科手术机器人（内窥镜手术器械控制系统），不仅已实现了产业化和商业化，更被大规模应用于临床。在手术室中，主刀医师并不直接与病人接触，而是通过三维视觉系统和动作定标系统来操作控制。机械臂和手术器械如同医生的双手和眼睛，模拟完成医生的技术动作和手术操作。

▲达芬奇手术机器人与传统手术方式的对比

达芬奇手术机器人，无疑是现代医疗科技中的一座高峰，它的巅峰之处体现在其三大核心科技：可自由运动的手臂腕部EndoWrist、3D高清影像技术，以及主控台的人机交互设计。这三大技术，犹如金字塔的基石，共同支撑着达芬奇手术机器人的卓越性能。

其中，EndoWrist技术赋予了手术机器人如同人类手腕般的灵活性，使得手术操作更为精细和精准。3D高清影像技术则为医生提供了清晰的手术视野，大大增强了手术的效率和安全性。而主控台的人机交互设计，则充分考虑了医生的操作习惯，使得人机合作更为流畅和高效。这三大技术的结合，使得达芬奇手术机器人在柔性机器的机器感知、机器行动和人机交互方面达到了顶尖水平，为现代医疗带来了革命性的变革。根据当前医疗技术的尖端发展，特别是达芬奇手术机器人的进步以及全球相关技术的研发趋势，申万宏源预测，医疗机器人的未来技术发展方向将聚焦于力触觉反馈系统、导航定位系统和自然腔道机器人系统。这一预测并非空穴来风，以下是其背后的原因：

一、力触觉反馈系统：现有的腹腔镜临床手术机器人大多依赖视觉反馈系统。在外科医生操控机械臂进行手术时，他们必须通过分析视觉信息来实时判断器械对组织的作用力以及其它组织特征。这无疑增加了手术操作的复杂性，也在一定程度上影响了手术效率。力触觉反馈系统的完善，将大大提升手术的精准度和效率。

二、导航定位系统：在手术导航系统出现之前，医生主要依赖内镜进行微创手术或开放性手术。相较于开放性手术，微创手术具有创伤小的优势；而相较于内窥镜介导下的微创手术，手术导航系统导航下的手术则具有精度高、使用范围广的优势。导航定位系统的进步将使得微创手术更加精准、安全。

三、自然腔道机器人系统：这是一种通过自然孔口（如口腔、肛门、阴道口、尿道口等）进入腹腔或胸腔进行操作的手术方式。尽管目前已有机构在达芬奇手术系统上进行相关的动物实验，但自然腔道机器人系统的临床推广仍然面临巨大挑战。随着技术的不断进步，这种手术方式有望成为一种新的、具有潜力的手术方法。

根据Winter Green Research的数据，全球手术机器人市场在2014年达到了32亿美元。预测到2021年，这个市场将迅猛增长到200亿美元，并且市场重心将逐渐向亚洲倾斜。这一趋势预示着亚洲将成为手术机器人技术发展的核心区域。

而根据直觉外科公司的报告，全球范围内已有400万台手术可以通过达芬奇手术机器人完成，这一数字相当于每年需要大约2万台设备，从而形成一个高达40亿美元/年的材料服务市场。这一巨大的市场需求证明了手术机器人技术的重要性和广阔前景。

再聚焦到我国的手术机器人市场，通过对其适应症的分析，我们进行了市场规模的测算。考虑到手术机器人的适应症以及潜在购买方的需求数量，中性估算结果显示，我国手术机器人服务市场规模每年约为75.35亿元。而申万宏源则预测，手术机器人在国内的潜在市场空间更是高达每年136.73亿元。这些数据充分展示了我国手术机器人市场的巨大潜力和广阔前景。

全球手术机器人市场正在经历一个飞速发展的阶段，而亚洲尤其是我国的市场表现尤为亮眼。随着技术的进步和市场的扩大，我们有理由相信手术机器人将在未来的医疗领域发挥更大的作用。以上数据和分析为我们展示了这一市场的广阔前景和巨大机遇。工业领域：机器视觉助力国产逆袭，机器人技术的革新与创新应用

▲ 五轴和七轴机器人的巧妙构造（附示意图）

在工业机器人领域，我们通常将拥有超过六轴的机器人称为柔性机器人（而五轴则是许多工业机器人的标准配置）。随着轴数的增加，机器人的灵活度也随之提升。这些机器人通过高精度的机械臂运动，实现了在复杂环境中的高效操作。

七轴机器人，又被称为柔性（冗余）机器人，相比于传统的六轴机器人，其额外的轴赋予了机器人躲避特定目标的能力，使得末端执行器能够更灵活地到达特定位置。这种独特的优势使得七轴机器人在面对一些特殊工作环境时，能够展现出无与伦比的适应性。

在机器视觉的助力下，国产工业机器人正在逐步实现逆袭。通过深度学习和计算机视觉技术的结合，机器人能够更精准地识别和处理各种复杂的工作任务。这不仅提高了工业生产的效率，也为中国制造业的智能化升级提供了强有力的支持。

三代柔性机械手的性能深度比较

柔性机械手，作为自动化生产过程中的重要一环，具备抓取和移动工件的功能。它是机械化、自动化生产进程中孕育的一种新型装置，现已成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC不可或缺的部分。

▲2013-2015年，全球机器视觉领域呈现出爆炸式增长。在这一时期，海康威视、旷视、商汤等机器视觉企业的突出贡献，使得我国在机器视觉领域站在世界的前沿。通过与工业机器人的深度融合，机器视觉为产品带来了巨大的附加值，有效改善了国内企业毛利率过低、缺乏产品定价权的问题。

从感知和处理端来看，视觉工业机器人在传统工业机器人基础上，融入了摄像头、传感器等机器感知部件，结合深度学习算法，使其能够做出自身判断和操作。这一进步使得它们适用于零售仓库等非结构化场景，为机器视觉的应用开拓了更广阔的空间。

增速图揭示了2013-2015年全球机器视觉在各领域的迅猛增长。在这一时期，我国机器视觉企业的创新力和市场洞察力，使得我们在全球竞争中占据领先地位。通过与工业机器人的结合，我们成功提升了产品的附加值，为国内的制造业转型升级注入了新的活力。

▲全球机器视觉机器人在总机器人中的占比分析

业内专家预测，仓库自动化和物流无人化等非标准环境将成为机器视觉机器人的主要应用领域。全球仓储自动化市场预计在近期至2020年间以惊人的年复合增长率——介于20%至25%之间迅速增长。当前，中国的机器视觉机器人比例相对较低，但这恰恰预示着行业未来的高速发展潜力，预计整体行业将保持超过30%的增长率。

▲机器人行业领军公司的价值评估

柔性机器人的崛起引人注目，它既代表了传统机器人灵活性的巨大突破，又展现了机器视觉技术在机器感知和处理领域的创新成果。尽管我国机器人在总体技术上与国外领先水平存在差距，尤其是在核心部件方面对进口的依赖较大，研发成本高昂且市场竞争激烈，导致国内厂商盈利能力偏低。但随着摄像头、传感器等机器感知部件的技术进步，以及算法的日新月异，结合日益成熟的政策与市场环境，基于机器视觉的柔性机器人或许是国内企业改善毛利率、获取产品定价权的宝贵机遇。

在这一转型中，那些引领机器人行业发展的公司正面临前所未有的价值重塑。它们不仅拥有尖端技术，更对未来行业发展趋势拥有深刻的理解与布局。这些公司的估值正在逐渐上升，成为投资者关注的焦点。随着机器视觉技术的进一步融合和应用领域的拓宽，这些公司的市场价值和行业地位将持续得到提升。