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2024年開春，機器人賽道又添了幾把火。

首先，即Sora發(fā)布。多模態(tài)大模型元年的到來，展現(xiàn)出AI對客觀世界理解力的提升，未來更將進(jìn)一步賦能機器人感知、認(rèn)知世界并與之交互的“軟實力”，這也讓業(yè)界開始暢享機器人領(lǐng)域所能承載的廣闊前景。

隨后，去年底在香港完成上市的“人形機器人第一股”優(yōu)必選公布一段視頻，其工業(yè)版人形機器人Walker S已經(jīng)在新能源汽車工廠“實訓(xùn)”，實現(xiàn)了全球首例人形機器人在汽車工廠流水線與人類協(xié)作完成汽車裝配及質(zhì)量檢查作業(yè)。人形機器人概念股更是持續(xù)拉升。

優(yōu)必選工業(yè)人形機器人Walker S在蔚來工廠進(jìn)行實訓(xùn)

*圖源：優(yōu)必選科技官微

國產(chǎn)工業(yè)機器人份額首次突破50%

人形機器人或許是首次到工廠“實習(xí)”，但在此之前，隨著工業(yè)自動化進(jìn)程的加快，工業(yè)機器人早已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的一部分。

根據(jù)高工機器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2023年中國工業(yè)機器人市場銷量31.6萬臺，同比增長4.29%，預(yù)計2024年市場銷量有望突破32萬臺，市場整體延續(xù)微增態(tài)勢。

數(shù)據(jù)來源：高工機器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）

同時，總體來看，2023年工業(yè)機器人內(nèi)外資市場份額發(fā)生較大變化，根據(jù)GGII最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2023年國產(chǎn)工業(yè)機器人份額首次突破50%，達(dá)到52.45%，從銷量口徑上首次實現(xiàn)反超。

數(shù)據(jù)來源：高工機器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）

光伏+新能源汽車成中國工業(yè)機器人市場增長主引擎

據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2023年光伏、新能源汽車等領(lǐng)域中工業(yè)機器人增長迅速。1月26日，國家能源局發(fā)布2023年全國電力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)顯示，截止2023年，光伏累計裝機609.49GW，其中 2023年新增光伏裝機216.88GW，創(chuàng)歷史新高。

一方面，這是受當(dāng)期處于光伏行業(yè)的集中擴產(chǎn)期，對工業(yè)機器人的需求較大；另一方面，光伏制造各工藝環(huán)節(jié)的機器人滲透率持續(xù)提升，硅片、組件提速擴產(chǎn)需求催生新的機器人應(yīng)用場景。

*圖片來源：智研咨詢

而在汽車制造中，工業(yè)機器人的應(yīng)用同樣廣泛，已被用來加工和生產(chǎn)各種汽車零部件。特別是新能源汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，進(jìn)一步帶動了工業(yè)機器人應(yīng)用進(jìn)階。

根據(jù)乘聯(lián)會數(shù)據(jù)，2023年世界新能源汽車銷量達(dá)到了1428萬臺。其中，中國的新能源汽車產(chǎn)銷量也表現(xiàn)強勁，分別達(dá)到了944.3萬輛和949.5萬輛，分別同比增長30.81%和37.9%，占全球比重超過60%，連續(xù)9年位居世界第一。

新能源汽車市場的蓬勃發(fā)展也直接帶動了工業(yè)機器人的增量需求。焊接、涂裝、組裝和檢測，通過工業(yè)機器人的應(yīng)用，汽車制造商能夠?qū)崿F(xiàn)提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量和安全性，降低成本和能耗，實現(xiàn)柔性化和智能化生產(chǎn)。

三大部分分工配合，控制講求精細(xì)化和智能化

由于可自動執(zhí)行重復(fù)性任務(wù)，承擔(dān)復(fù)雜而費力的作業(yè)，并在對人類有危險或有害的環(huán)境中工作，工業(yè)機器人深受下游客戶青睞。而只有控制部分、機械執(zhí)行部分、以及感知部分，三大部分統(tǒng)籌協(xié)作，方能成就工業(yè)機器人的一片天地。

圖片來源：艾瑞咨詢研究院

當(dāng)然，這也需要集成度更高、性能更強的控制單元從而實現(xiàn)更高的功率效率、更平穩(wěn)安全的運動以及更高的精度，以進(jìn)一步提高生產(chǎn)力和自動化水平。

前不久，兆易創(chuàng)新就在由兆易創(chuàng)新科技集團(tuán)股份有限公司與清華大學(xué)集成電路學(xué)院聯(lián)合承辦的智能機器人產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新研討會暨2024國際自主智能機器人大賽預(yù)備會上表示機器人本體的各組模塊都可以見到MCU的身影，從感知層、決策層到執(zhí)行層的控制功能均需要通過MCU來實現(xiàn)，一個機器人往往要使用十幾顆至數(shù)十顆MCU。

而兆易創(chuàng)新GD32 MCU作為32位通用MCU市場的主流之選，正以累計超過15億顆的出貨量，45個系列550余款產(chǎn)品選擇為廣闊的機器人應(yīng)用場景賦能。比如面向工業(yè)機器人、伺服電機手臂中的強算力需求，GD32F4系列Cortex-M4內(nèi)核高性能MCU主頻高達(dá)240MHz，支持硬件DSP指令集和浮點運算單元FPU，配備大容量存儲，可以勝任復(fù)雜的電機控制算法。

事實上，早在2022年，兆易創(chuàng)新就與北京市科學(xué)技術(shù)研究院聯(lián)合宣布，合作共建遠(yuǎn)程自主智能機器人芯片應(yīng)用實驗室。據(jù)悉，實驗室將以自主智能機器人相關(guān)應(yīng)用為重點，圍繞兆易創(chuàng)新豐富的GD32 MCU芯片產(chǎn)品研發(fā)各種類型的機器人傳感器和執(zhí)行器，并進(jìn)行使用測評，同時實現(xiàn)自主智能軟件、硬件以及AI算法的開發(fā)，持續(xù)賦能機器人AI人才建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

圖片來源：兆易創(chuàng)新

國民技術(shù)工業(yè)增強級MCU就具有優(yōu)異的電機控制算法技術(shù)和強大的處理性能、豐富的高速模擬器件與數(shù)字通信接口，可助力客戶輕松完成產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計，開發(fā)出功能更為強大和智能化程度更高的機器人產(chǎn)品。

其N32G45X、N32G43X和N32G030等系列32位工業(yè)增強級MCU，已經(jīng)在機械臂、機器骨骼、步進(jìn)電機、伺服電機等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域獲得批量應(yīng)用。

圖片來源：國民技術(shù)

此外，更智能化的需求使得數(shù)據(jù)實時處理和分析已逐漸成為機器人的“必修課”。邊緣計算作為一種新興的計算范式，可以將數(shù)據(jù)處理任務(wù)從云端轉(zhuǎn)移至本地，在設(shè)備端完成計算任務(wù)，從而有效降低延遲、保護(hù)隱私、提高數(shù)據(jù)安全水平。

對于機器人而言，依靠邊緣計算可以突破網(wǎng)絡(luò)環(huán)境限制，大幅縮短響應(yīng)時間，提高其在復(fù)雜場景中的自適應(yīng)能力和應(yīng)用價值。德州儀器研發(fā)的TDA4x處理器，具有8個Cortex-A72和4個R5F內(nèi)核，以及高效視覺、深度學(xué)習(xí)硬件加速器和DSP，能夠處理豐富的圖像、雷達(dá)和運動控制等數(shù)據(jù)，是一款可實現(xiàn)功能安全型單芯片機器人控制器。

圖片來源：德州儀器

德州儀器之前也于展會同期展示了搭載TDA4x處理器的達(dá)明TM5S協(xié)作機器人，基于高效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)處理能力，機械臂可通過視覺捕捉人的動作并做出相應(yīng)模仿，彰顯智能制造場景下的創(chuàng)新應(yīng)用。

圖片來源：德州儀器

感知是基石，助力工業(yè)機器人創(chuàng)造世界

在鋼鐵與電路的世界里，工業(yè)機器人的感知系統(tǒng)是它們靈魂的窗口，一扇開啟于無垠宇宙的門扉。它們的“眼睛”能在千分之一秒內(nèi)捕捉到飛速移動的物體，它們的“耳朵”能從最微小的聲波中辨識出復(fù)雜的模式。在這個由精密傳感器和先進(jìn)算法編織的網(wǎng)絡(luò)中，工業(yè)機器人以一種超越人類感知的方式，感知世界，解讀環(huán)境。

在這個過程中，工業(yè)機器人不再僅是執(zhí)行命令的工具，而是成為了理解世界，甚至是創(chuàng)造世界的伙伴。

機器視覺的核心是用“機器眼”代替人眼，對物體進(jìn)行識別、測量并做出判斷，工業(yè)機器人的機器視覺具備高感知效率、高精準(zhǔn)度、和基本無人化的優(yōu)勢，是實現(xiàn)工業(yè)自動化的核心技術(shù)。在這種背景下，以CMOS圖像傳感器為支點的成像技術(shù)顯得尤為重要。

據(jù)市場咨詢機構(gòu)Yole 2023年最新的《CMOS 圖像傳感器行業(yè)現(xiàn)狀》報告顯示，2022年全球CMOS圖像傳感器市場為213億美元（約合1555億人民幣），預(yù)計將在2028年達(dá)到288億美元，2022年至2028年的復(fù)合年增長率（CAGR）為5.1%。

安森美半導(dǎo)體以一款1600萬像素CMOS傳感器XGS 16000，為機器人和檢測系統(tǒng)等工廠自動化應(yīng)用提供了高質(zhì)量的全局快門成像。同時XGS 16000在65fps下僅耗電1 W，令其成為在功耗方面同類極佳的產(chǎn)品之一。

當(dāng)然，除了要“看得準(zhǔn)確”，更要“控制得精確”，以位置傳感器為首的方案用于檢測機器人或其部件的位置、位移或者角度，確保能實現(xiàn)精確控制。

近年來，伴隨新能源汽車以及三電系統(tǒng)的普及，高精度位置傳感器的需求迎來大幅增長。艾邁斯歐司朗作為這個領(lǐng)域的重要玩家，對此有著深刻感知。

其位置傳感器憑借獨特的抗外部磁場干擾優(yōu)勢，正在包含新能源汽車、各類電機以及機器人等高性能領(lǐng)域中大顯身手。據(jù)悉，艾邁斯歐司朗的磁性位置傳感器可以達(dá)到20,000A/m的抗干擾能力，相比市面其他產(chǎn)品具有幾乎是20倍的性能優(yōu)勢。

據(jù)艾邁斯歐司朗介紹，磁性位置傳感器是當(dāng)前服務(wù)、工業(yè)機器人中最廣泛使用的傳感器技術(shù)之一，幾乎機器人的每個關(guān)節(jié)都使用兩個或多個位置傳感器。

圖片來源：艾邁斯歐司朗

未來，伴隨著AI智能體的起量，以及機器人在細(xì)分行業(yè)應(yīng)用的愈發(fā)成熟，對高精度位置傳感器的需求也會不斷加碼，包含工業(yè)機器人在內(nèi)的整個市場將會進(jìn)一步擴容。

此外，納芯微于今年初推出的全新低功耗霍爾開關(guān)NSM107x系列，由于能為數(shù)字位置檢測提供高精度的解決方案，因此可被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與消費電子領(lǐng)域。

圖片來源：納芯微

比如在工廠自動化控制系統(tǒng)、工業(yè)機器人以及自動化生產(chǎn)設(shè)備中，NSM107x可用于檢測機械運動狀態(tài)、位置和速度等信息，由于其低功耗特性，使得設(shè)備在長時間運行時不僅保障了可靠的性能，還可以減少能源消耗。

當(dāng)然，在精確感知的前提下，應(yīng)用的安全性也至關(guān)重要，畢竟工業(yè)機器人已經(jīng)成為人類的“最佳同事”。確保工業(yè)機器人的安全性和可靠性，就需要先了解一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：扭矩。

據(jù)TE Connectivity介紹，工業(yè)機器人中正確的扭矩水平，可以防止對機械臂本身造成傷害，更能有效保護(hù)在此工作中協(xié)同合作的工人?；诖?，TE推出了一種新型安全扭矩傳感器，能安裝在機器人的每個關(guān)節(jié)中檢測其扭矩，進(jìn)一步提高工業(yè)機器人，特別是協(xié)作機器人的安全性和可靠性。

圖片來源：TE Connectivity

4大趨勢前瞻工業(yè)機器人未來發(fā)展浪潮

在人工智能不斷賦能的當(dāng)下，工業(yè)機器人的未來發(fā)展方向確已明晰：

第一，就是更加智能化。工業(yè)機器人的智能化主要是由內(nèi)外部的智能化同頻共振。對于外部智能化，主要是通過外置設(shè)備進(jìn)行多維度、多場景的數(shù)據(jù)采集及分析后，進(jìn)行智能決策，進(jìn)而驅(qū)動工業(yè)機器人的執(zhí)行，如視覺檢測、視覺定位。對內(nèi)而言，則主要由兩點驅(qū)動：（1）核心零部件本身走向智能化，如伺服驅(qū)動器、控制器的算法；（2）工業(yè)機器人自身運轉(zhuǎn)狀態(tài)的監(jiān)測也更加全面、控制更加精細(xì)化，自身數(shù)據(jù)的監(jiān)測與控制器形成良性互補，共同推動工業(yè)機器人智能化。

第二，應(yīng)用場景深度與廣度的進(jìn)一步拓展。對于已有場景，工業(yè)機器人的未來走向主要是聚焦與解決方案的精進(jìn)性與標(biāo)準(zhǔn)化；對于潛在場景，特別是對有需求但高要求的場景，先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用主要聚焦于自適應(yīng)能力和交互能力兩方面。

第三，助力柔性生產(chǎn)。工業(yè)機器人助力柔性生產(chǎn)主要集中在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)與裝配環(huán)節(jié)，其目的是滿足同一產(chǎn)線生產(chǎn)產(chǎn)品品類、產(chǎn)品款式、產(chǎn)品尺寸多樣化的能力，內(nèi)核是期望實現(xiàn)產(chǎn)銷協(xié)同。

第四，更加趨向于平臺化。平臺化主要是指工業(yè)機器人本體及其配件的硬件、軟件趨于標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，應(yīng)用解決方案核心能力的通用化。當(dāng)然，平臺化過程中的難點還需正視，因為如果要克服工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的復(fù)雜性與多樣性，標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則就是當(dāng)前亟待解決的問題。