柔性制造机器人行业发展分析
工业机器人柔性化分析

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一、柔性化工业机器人技术现状随着制造业的发展,越来越多的企业开始采用柔性化工业机器人来提高生产效率和降低成本。
柔性化工业机器人是指具备较高自主学习、适应性、可编程性、协作性和灵活性等特点的机器人系统。
开环控制器没有反馈信号,无法对系统偏差进行修正,适用于简单的工艺过程;闭环控制器可以通过传感器测量反馈信号,对系统误差进行修正,适用于复杂的工艺过程。
2、基于机器人结构的分类基于机器人结构的分类主要有直线型机器人、SCARA机器人、轻型机器人、DeIta机器人等。
直线型机器人可以在X、Y、Z三个坐标系内移动,适用于直线工作区域;SCARA机器人适合于小幅度重复性操作;轻型机器人主要用于协作操作等。
3、基于柔性化程度的分类基于柔性化程度的分类主要有固定型、部分柔性化和全柔性化三种类型。
固定型机器人适用于生产线上能够确定位置的重复性操作,部分柔性化机器人可以通过简单的编程来完成不同的操作任务,全柔性化机器人可以在没有人类干预下自主决策并完成任务。
(一)柔性化工业机器人的应用领域1、汽车制造汽车制造是柔性化工业机器人的重要应用领域之一。
汽车制造过程中需要完成涂装、焊接、组装等多个环节,柔性化工业机器人可以根据需求来完成这些任务,提高生产效率和产品质量。
2、电子制造电子制造也是柔性化工业机器人的应用领域之一。
电子产品的制造过程中需要完成贴片、插件等多个环节,柔性化工业机器人可以根据不同的工艺流程来完成这些任务。
3、医疗卫生医疗卫生是柔性化工业机器人的新兴应用领域之一。
柔性化工业机器人可以用于手术、康复、护理等多个方面,大大提高了医疗卫生领域的效率和安全性。
(二)柔性化工业机器人技术发展趋势1、人工智能技术的应用人工智能技术的应用将成为柔性化工业机器人技术的重要趋势。
柔性机器人行业分析报告

柔性机器人行业分析报告一、行业背景二、市场规模与趋势柔性机器人市场规模逐渐扩大。
根据市场调研机构的数据显示,2024年全球柔性机器人市场规模达到了61.2亿美元,预计到2025年将增长到102.4亿美元。
市场增长主要受到制造业自动化需求增加、人口老龄化等因素的影响。
1.技术进步:随着机器人技术的不断进步,柔性机器人的性能和功能得到了大幅提升。
传感器、控制系统、人机交互等方面的创新,使得柔性机器人能够更好地适应复杂的工作环境和任务需求。
2.人机协作:柔性机器人不再是单一、孤立的机器设备,而是能够与人类实现协作的智能机器人。
通过加强人机交互技术的研发和应用,柔性机器人可以与人类共同完成任务,提高工作效率和安全性。
3.应用拓展:除了传统的制造业领域,柔性机器人还在医疗、物流、农业等领域得到了应用。
例如,在医疗领域,柔性机器人可以用于手术辅助、康复训练等方面,为医疗行业带来了新的变革。
三、市场主要参与者目前,柔性机器人市场上主要有以下几家主要参与者:1.爱普生机器人:爱普生机器人是柔性机器人领域的领先企业之一,其产品广泛应用于汽车制造、电子设备制造等行业。
2.ABB:ABB是全球领先的工业自动化和电力技术公司,其柔性机器人产品在全球范围内得到了广泛应用。
3.KUKA:KUKA是德国的机器人制造商,其柔性机器人产品在汽车制造、物流等领域具有一定的市场份额。
4. Rethink Robotics:Rethink Robotics是一家专注于柔性机器人研发的创业公司,其产品Sawyer在柔性机器人领域具有一定的竞争优势。
四、发展机遇与挑战机遇:1.技术创新:随着机器人技术的不断进步和应用场景的不断拓展,柔性机器人面临着巨大的市场机遇。
2.市场需求增加:随着制造业自动化需求的不断提升,柔性机器人的市场需求也将逐渐增加。
挑战:1.成本高:柔性机器人的生产成本较高,制约了其在大规模应用中的普及。
2.技术标准和法规:柔性机器人的技术标准和法规体系尚不完善,这给技术研发和应用带来了一定的挑战。
智能机器人在柔性制造系统中的应用研究

智能机器人在柔性制造系统中的应用研究智能机器人作为现代制造业的重要组成部分,正在逐渐改变传统制造模式。
随着人工智能和机器学习等技术的不断发展,智能机器人在柔性制造系统中的应用也日益广泛。
本文将从柔性制造系统的基本概念、智能机器人的特点、智能机器人在柔性制造系统中的应用以及存在的问题与挑战等方面进行论述,以期对智能机器人在柔性制造中的应用进行深入分析和探讨。
一、柔性制造系统的基本概念柔性制造系统(Flexible Manufacturing System,FMS)是一种具有自主控制和适应能力的高度自动化的制造系统。
相对于传统的生产线,柔性制造系统能够通过可编程控制实现产品生产过程的灵活变换,从而更好地适应市场需求的变化。
柔性制造系统具有生产任务的分配能力、资源共享能力、生产计划调整能力等优势,因此在现代制造业中得到了广泛应用。
二、智能机器人的特点智能机器人作为柔性制造系统中的一种关键设备,具有以下特点:1.感知能力:智能机器人能够通过传感器获取环境信息,实现对周围环境的感知和识别。
2.决策能力:智能机器人能够基于获取的信息进行数据分析和处理,从而做出合理的决策。
3.学习能力:智能机器人能够通过机器学习等技术不断积累经验并进行自我优化,提高工作效率和精度。
4.协作能力:智能机器人能够通过与其他设备和机器人进行信息交互和协同操作,实现柔性制造过程的高效协同。
三、智能机器人在柔性制造系统中的应用智能机器人在柔性制造系统中有着广泛的应用。
1.零部件装配:智能机器人能够根据传感器所获取到的数据,对零部件进行自主分拣、精确组装,提高装配效率和产品质量。
2.物料搬运:智能机器人能够通过自主导航和路径规划技术,完成物料搬运任务,减轻人工劳动强度,提高物流效率。
3.质量检测:智能机器人能够通过视觉检测等技术,对产品的质量进行在线检测,实现自动化的质量控制。
4.数据分析与优化:智能机器人能够通过对生产过程数据的收集和分析,发现问题和改进空间,并提出优化方案,提高生产效率和产品质量。
柔性机器人控制技术研究

柔性机器人控制技术研究随着人工智能的不断发展,机器人的应用越来越广泛。
其中,柔性机器人作为一种高度灵活的机器人类型,其应用前景十分广阔。
本文将介绍柔性机器人的概念及其优势,分析柔性机器人控制技术的发展现状和关键技术,探讨柔性机器人控制技术的未来发展趋势。
一、柔性机器人概述柔性机器人是指一种机器人类型,其外形呈现柔性结构,拥有高度柔性的机械臂和接近于人体肌肉的驱动装置,可模仿人体的各种动作,实现高度精细的任务。
相对于传统机器人,柔性机器人有以下优势:1. 高度灵活,可适应复杂环境下的工作任务。
2. 机械臂柔软,安全性高,可避免工人在工作中受到伤害。
3. 驱动方式多样,可根据实际需求选择不同的驱动方式。
4. 可与人类进行协作工作,利用人机一体的方式实现高效生产。
由此可见,柔性机器人作为一种高度灵活的机器人类型,其应用前景十分广泛。
二、柔性机器人控制技术发展现状柔性机器人控制技术是实现柔性机器人高效工作的关键。
当前,随着机器人技术的快速发展,柔性机器人控制技术也在不断完善,主要包括以下几个方面:1. 传感技术:通过传感技术获取环境信息,实现工作状态的精准掌控。
2. 运动规划技术:通过运动规划技术,实现机器人的高效移动和操作。
3. 变形控制技术:利用变形控制技术,实现机器人的变形控制和运动调节。
4. 学习算法技术:利用学习算法技术,提高机器人的智能化水平,实现自主化运作。
尽管柔性机器人控制技术已取得了长足进展,但当前仍存在一些技术难题,例如,机器人的运动精度不够高、复杂环境下的控制问题等等。
因此,在柔性机器人控制技术的研发中,有必要不断探索和突破技术瓶颈,进一步提升机器人的控制能力。
三、柔性机器人控制技术的关键技术柔性机器人控制技术的关键技术主要包括以下几个方面:1. 机器人建模与仿真技术:机器人建模与仿真技术是实现机器人控制的前提,通过建模和仿真技术,实现机器人的高效控制和精准运动。
2. 运动规划技术:机器人的运动规划技术是实现机器人高效工作的关键之一,通过运动规划技术,实现机器人的合理移动和操作。
柔性机器人技术的应用和发展方向

柔性机器人技术的应用和发展方向柔性机器人技术作为一种新兴的机器人技术,具有灵活性高、适应性强等特点,被广泛应用于许多领域。
本文将探讨柔性机器人技术的应用领域,并分析其发展的方向。
一、医疗领域柔性机器人技术在医疗领域中有着广泛的应用前景。
在手术中,柔性机器人能够模拟人手的灵活性,通过微创手术的方式减少患者的伤痛。
比如,柔性机器人可以用于胃镜、肠镜等内窥镜手术中,提高手术的精确性和安全性。
此外,还可以用于康复机器人,帮助患者进行康复训练,恢复活动能力。
二、制造业柔性机器人技术在制造业中的应用也越来越广泛。
传统的机器人往往需要事先编写固定的程序来完成特定任务,而柔性机器人可以通过传感器和智能控制系统实时感知和响应环境变化,具有更高的灵活性和适应性。
在制造流程中,柔性机器人能够根据实时生产需求进行自主调整,提高生产效率和灵活性。
三、农业领域农业是另一个柔性机器人技术的重要应用领域。
柔性机器人可以应用于农田作业和农产品采摘等环节。
相比传统的农业机械,柔性机器人能够更好地适应复杂多变的农田环境,进行高效精准的农业作业。
例如,柔性农机可以根据植物的生长情况进行精准的植株剪枝和浇水,提高农作物的产量和质量。
四、服务领域柔性机器人技术在服务领域也有广泛的应用。
例如,柔性机器人可以用于餐饮业,自动化地制作食物或服务顾客。
另外,柔性机器人还可以用于个人护理、家庭助理等服务场景,提供更加智能和高效的服务。
柔性机器人具备与人类进行良好互动的能力,能够更好地融入人们的生活。
未来柔性机器人技术的发展方向:1. 感知能力的提升:柔性机器人需要通过丰富的传感器系统来感知环境,提高对复杂环境的适应能力,例如通过视觉、触觉和听觉等感知技术,实现更加精准的操作和判断。
2. 学习能力和智能化:柔性机器人需要具备学习和适应能力,能够通过数据分析和机器学习等技术不断优化自身的行为和决策,实现更加智能化和灵活的应用。
3. 构造材料和传动机制的改进:柔性机器人需要采用柔性的构造材料和高效的传动机制,以实现更好的灵活性和自由度,从而适应各种复杂环境和工作任务。
软体机器人的发展现状及前景展望

软体机器人的发展现状及前景展望摘要:自二十世纪以来,人类社会已经经历了三次巨大的技术跨越,随着微电子技术和控制技术的不断发展,机器人技术被广泛用于工业以及人们的日常生活之中。
机器人技术最早的大规模应用开始于二十世纪八十年代,传统的机器人技术一般由硬质材料如金属、塑料等制造,一般只能完成刚性运动。
且由于控制技术相对不完善,控制能力偏弱,早期的机器人在动作完成和操作的精确程度上远远达不到人工操作的水平。
同时由于技术和加工工艺的限制,传统的刚性机器人运动灵活性有限,环境适应能力很低,且智能性较差,只能完成编制好的规定动作。
为解决这些缺点,能够适应较为复杂环境、可完成更多动作的软体机器人应运而生。
本文通过对国内外软体机器人的研究思路、研究进展和研究成果进行了广泛的搜集和梳理,针对不同的方向,以时间轴的形式总结了软体机器人的研发现状,并且对软体机器人的未来发展进行了展望。
1.软体机器人的研究现状目前软体机器人的设计以仿生设计为主,软体动物广泛分布于世界各地,其组织结构有较多骨骼动物难以实现的优势,比如自由变形、适应狭窄环境等等。
近年来,世界各地的研究者们通过对不同结构软体动物进行仿生设计,提出了许多种类的软体机器人,可以通过不同构型使末端到达三维空间中的任意一点,可以大幅提高对环境的适应能力和灵活性。
虽然针对软体机器人的研究仍属于较为新颖的方向,但是由于近年来技术发展对于柔性化、灵活性的要求,柔性机器人的研究和设计成为了迅速发展的领域。
与传统机器人研究不同,软体机器人的研究不仅仅拘泥于传统的机械和控制科学,还融合了生物学、化学、材料学等等学科,以使机器人实现更简单的高效运动。
现有软体机器人按功能特性可以分为运动型机器人和操作型机器人两类。
目前针对软体机器人国内外已经有了较多的研究成果。
美国塔夫茨大学的Huai-TiLin等人通过对毛虫进行研究和分析,对其步态和运动控制进行建模和分析,并成功进行仿生设计,研制出了同样具有滚动和蠕动能力的软体机器;麻省理工学院、哈佛大学和韩国汉城国立大学的研究人员以记忆合金为基底,联合研发出了一款可以模拟蚯蚓蠕动的机器人,该机器人通过在聚合管周围环绕网格状形状记忆合金以实现对蠕动动作的仿真,并且可以抵抗较大的外部冲击。
2024年柔性自动化生产装备市场规模分析

2024年柔性自动化生产装备市场规模分析1. 引言(100字)柔性自动化生产装备市场作为当今制造业的重要组成部分,在全球范围内得到了广泛应用和迅速发展。
本文旨在对柔性自动化生产装备市场的规模进行分析,探讨当前市场的发展趋势和未来的市场潜力。
2.市场概况(200字)柔性自动化生产装备市场是指以柔性技术为核心,能够根据不同任务需求实现自主调整和协调的自动化生产设备。
随着科技的进步和人工智能技术的应用,柔性自动化生产装备市场规模不断扩大。
目前,全球柔性自动化生产装备市场呈现稳定增长态势,预计未来几年市场规模将进一步扩大。
3. 市场规模分析(500字)柔性自动化生产装备市场的规模受多个因素影响,其中包括技术发展、制造业需求、政策支持等。
近年来,随着制造业的转型升级和智能制造的推动,柔性自动化生产装备市场呈现出良好的增长势头。
首先,技术发展是推动市场规模扩大的重要因素之一。
随着机器人、传感器等关键技术的不断提升,柔性自动化生产装备的性能和灵活性得到显著提升,能够满足更多复杂生产任务的需求。
这种技术进步带来了更高的生产效率和降低的生产成本,进而推动了市场的发展。
其次,制造业需求也是市场规模扩大的重要因素。
随着消费升级和市场需求多样化,制造业对于柔性自动化生产装备的需求不断增加。
柔性自动化生产装备具有高度灵活性和适应性,能够快速调整生产线配置和生产节奏,以满足不同类型产品的生产需求。
此外,政策支持也对市场规模的扩大起到了积极的推动作用。
各国政府在制造业转型升级方面加大了支持力度,通过提供补贴、减免税收和推动技术创新等方式,促进了柔性自动化生产装备市场的发展。
这种政策环境为市场的规模扩大提供了有力的保障。
4. 市场发展趋势(400字)随着科技的不断进步和制造业的转型升级,柔性自动化生产装备市场将呈现出以下几个发展趋势。
首先,柔性自动化生产装备市场将朝着高度智能化发展。
随着人工智能、大数据和云计算等技术的广泛应用,柔性自动化生产装备将实现更高程度的自主调整和协调能力,提升生产效率和灵活性。
工业机器人的研究现状与发展趋势

工业机器人的研究现状与发展趋势随着制造业的发展,工业机器人的应用越来越普遍。
工业机器人是一种能够代替人工完成繁琐、危险、高强度等工作的机器,其应用范围涵盖了汽车、电子、食品等多个领域。
随着机器人技术的不断发展,越来越多的工业机器人开始向智能化、高速化、柔性化发展,成为未来工业制造的重要组成部分。
一、现有技术1. 机器人操作系统机器人操作系统(ROS)是目前机器人研发中最为广泛应用的操作系统,它是一个开源的、灵活的、分布式的机器人操作系统。
ROS提供了强大的工具,包括传感器、预先编写的机器人操作库、可视化工具等,方便研究者开发机器人系统。
2. 机器人导航机器人导航技术是实现机器人自主移动的关键。
在过去,机器人导航主要是基于激光雷达和视觉传感器,但这种方法会受到环境光的干扰。
而现在,机器人导航开始采用多传感器融合的方法,比如结合毫米波雷达和惯性测量单元(IMU),或者采用视觉-SLAM技术(Simultaneous Localization And Mapping),能够更加准确、可靠地实现机器人导航。
3. 机器人柔性化机器人柔性化是指能够适应不同的生产需求,完成多样化、小批量生产的机器人。
柔性化机器人普遍采用机械手臂,能够进行多轴运动、多自由度运动等操作,同时还能够根据需要更换工具,灵活地满足不同的生产需求。
二、发展趋势机器人智能化是工业机器人未来发展的重要趋势。
智能化机器人需要具备语音、视觉、动作等多种感知技术,能够快速、准确地识别物体和环境,根据需求完成各种操作。
在未来,随着人工智能技术的不断发展,机器人智能化将会得到更好的实现。
机器人协作化是指多个机器人之间能够自主协调、合作完成任务。
未来机器人将不再是单独工作,而是在生产线上与其他机器人、工人协同工作,实现生产流程的高效性和生产能力的提升。
随着环境问题的日益严重,无害化、低碳化、节能化的工业机器人成为未来发展的重点。
在机器人的设计和制造过程中,需要考虑机器人的可持续性,减少环境污染和能源消耗。
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柔性机器人行业:机器感知助弯道超车柔性制造机器人行业发展分析本期投资提示:●传统工业机器人受困无法掌握核心零部件技术发展缓慢。
由于国产机器人起步较晚、研发投入成本高、订单分散无法标准化,国内企业目前普遍研发动力不高,大都集中于系统集成领域,毛利率与ROE偏低,市占率仅为20%左右。
●机器感知结合柔性机器人取得突破性进展,应用医疗/工业两大领域。
我们将柔性机器人分为仿生机器人和工业机器人两类,前者更适用于医疗,后者更倾向于工业。
柔性机器人拥有高灵活性(自由度多)、可变形性、能量吸收等优点。
柔性机器人的三大要素为机器感知、机器行动和人机交互。
随着机器视觉的发展,材质、驱动原理和机器视觉三者更好地结合帮助柔性机器人拥有更大的应用范围。
●手术机器人是柔性机器人最直接落地领域,中性估计空间可达75.35亿/每年。
手术机器人的核心技术对应了柔性机器人的三要素,随着基础零部件技术的成熟,未来医疗机器人的发展将更侧重于机器视觉和感知。
考虑潜在购买方需求数量以及适应症市场规模两方面因素,中性估算国内手术机器人规模75.35亿/每年。
●视觉柔性机器人是物流、仓储等新兴行业自动化必不可缺的组成部分。
柔性工业机器人不仅可以保持原有机器人的功能,更可以拥有更多的灵活度。
柔性机械手经历几代的发展已日渐成熟。
仓库自动化、物流无人化等非标环境将成为更主要的应用领域,行业增速将超30%。
●相关标的:1)TMT推荐海康威视(工业视觉领军者,前端产品扩展为广义视觉技术,后端产品扩展为广义存储技术,应用在工业制造所有分支,对标Keyence等工业AI巨头)、为制造提供产品服务的新北洋(金融/零售方案成熟,新零售为蓝海)、久其软件(工业数据重要进展)、宝信软件(工业机器人和无人化仓库)、上海钢联,建议关注:汉得信息、金蝶国际等。
2)机械建议关注:机器人(国内工业机器人龙头,中科院创建,已研发出以7轴协作机器人、双臂机器人、复合型机器人为代表的新型机器人)、拓斯达(工业机器人后起之秀,拥有强有力销售营销渠道)、黄河旋风(并购明匠智能拓展业务,智能制造成为主要业绩增长点)、克来机电(国内工业机器人集成优质生产商)。
目录1. 传统工业机器人受困核心零部件技术 (6)2. 柔性机器人结合机器感知进展突破 (8)2.1 柔性机器人的定义 (8)2.2 柔性机器人的特点 (9)2.3 柔性机器人的原理 (9)3. 医疗机器人最直接落地,估计空间75亿 (12)4.机器视觉工业机器人弯道超车 (16)5.相关标的 (18)图表目录图1:汽车业是工业机器人最主要的应用领域 (6)图2:生产无法规模化的产业容易丧失研发投入的动力 (7)图3:国内437家工业机器人企业业务分类 (7)图4:柔性机器人理论、制造及应用市场示意图 (9)图5:柔性机械三维结构图 (10)图6:机器视觉机器人工作流程 (11)图7:达芬奇手术机器人产品 (12)图8:医疗机器人功能模块图 (13)图9:医疗机器人功能模块图 (14)图10:五轴机器人示意图 (16)图11:七轴机器人示意图 (16)图12:视觉机械手在工业的应用 (17)图13:我国毛笔视觉机械手结构示意图 (17)图14:2013-2015年全球机器视觉在各领域增速图 (18)图15:各国机器视觉机器人占总机器人比重 (18)图16:机器人2017Q1-3总营收同比增长34.61% (18)图17:机器人归母净利润增速所有放缓 (18)图18:拓斯达2017Q1-3总营收同比增长98.9% (19)图19:拓斯达归母净利润保持高速增长 (19)图20:黄河旋风总营收增速进入上升通道 (19)图21:黄河旋风归母净利润增速有所下降 (19)图22:克来机电2017Q1-3实现营收1.54亿元 (20)图23:克来机电2017Q1-3归母净利润同比增长141% (20)表1:工业机器人零部件核心技术企业分为上中下游 (6)表2:订单非标准化限制了ROE的提升 (8)表3:不同类型机器人性能对比 (11)表4:达芬奇手术机器人与传统手术方式的对比 (12)表5:手术导航系统模块组成 (14)表6:我国手术机器人适应症规模测算 (15)表7:我国每年手术机器人服务市场规模测算75.35亿元 (15)表8:三代柔性机械手的性能比较 (17)表9:行业重点公司估值表 (21)1.传统工业机器人受困核心零部件技术起步较晚的国内工业机器人技术代差明显。
我国工业机器人产业化起于2000年,而工业机器人“四大家族”:库卡、ABB、安川、发那科公司分别在1974年、1976年、1978年和1979年开始了全球专利布局。
目前,这四家企业在中国市场占有率总共达到八成以上,前三家在全球的机器人销量都突破了20万台,且在我国申请大量本土专利,工业机器人国产化进程缓慢。
工业机器人核心零部件关键技术主要分为以下三类:控制器(控制技术),减速机,机器人专用伺服电机及其控制技术。
哈默纳科ABB 伦茨ABB ABB纳博发那科博世力士乐发那科发那科佳友安川发那科安川安川库卡安川库卡库卡松下松下欧地希柯马资料来源:智东西,申万宏源研究下面分两点论述国内工业机器人的发展掣肘。
其一,采购方对精度的高要求导致投入期昂贵且持续时间长。
汽车业是工业机器人最主要的应用领域。
在中国,50%的工业机器人应用于汽车制造业,其中50%以上为焊接机器人;在发达国家,汽车工业机器人占机器人总保有量的53%以上。
据统计,世界各大汽车制造厂,年产每万辆汽车所拥有的机器人数量为10台以上。
由于汽车工业对焊接的精度要求极高,采购后出于稳定生产的考量不会轻易更换生产线,新进入者投入期花费昂贵且研发时间漫长。
图1:汽车业是工业机器人最主要的应用领域资料来源:凤凰网,申万宏源研究其二,需求分散无法促成国内工业机器人规模化优势,盈亏平衡点不断提高。
国产工业机器人主要会集中使用到非汽车行业的新兴领域,六轴工业机器人年出货量 2000~3000 台的公司已经是目前国产自主品牌中出货量较大的企业,而且现在行业有一种趋势,随着外资、合资品牌工业机器人逐渐降价,国产自主品牌工业机器人的盈亏平衡点被不断抬高。
图2表达了“价格-销量-成本-研发”的困境循环。
2:生产无法规模化的产业容易丧失研发投入的动力图因上述两点,国内目前的工业机器人企业普遍集中于系统集成领域,毛利率低订单分散。
受限于无法掌握三大零部件核心技术,国内的机器人的产品以系统集成为主,占比约为64%,系统集成的项目大部分是非标准化的,订单驱动员工人数同比例增长,在生产和销售上未能形成规模效应。
单个公司市场份额较小,行业竞争格局较为分散。
核心技术的缺失和订单的非标准化导致了国内传统工业机器人企业的ROE难以提升。
资料来源:控制工程网,申万宏源研究机器人31.74% 7.64新时达25.45% 6.74埃斯顿31.65% 8.41黄河旋风40.28% 7.89资料来源:wind,申万宏源研究2.柔性机器人结合机器感知进展突破2.1 柔性机器人的定义柔性机器人目前分为工业和生物两大类,主要对应了制造业和医疗行业的需求。
一般情况下,把柔性机器人分为两类,一类是模拟生物的柔性与灵活性创造的仿生柔性机器人,另一类则是运用机器视觉的六轴以上工业机器人。
两类不完全独立,只是第一种偏向于医疗,后一种更适用于制造业。
柔性机器人主要由易变形的物质组成,如液体、凝胶和弹性体,它们与生物组织和器官的弹性和流变特性相匹配。
这一新兴的弹性柔软、多功能和生物激发的机器代表了一种令人兴奋的、高度跨学科的工程范式,它将彻底改变机器人在医疗保健、野外探索和合作人类互助中的作用。
工业级柔性机器人更多的是指机器感知与传统工业机器人结合的高智能化机器人。
工业级柔性机器人(soft robot)更多的指的是运用机器视觉定位系统,通过机器视觉产品(即图像摄取装置,分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,得到被摄目标的形态信息,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
图4:柔性机器人理论、制造及应用市场示意图资料来源:CMU,申万宏源研究2.2 柔性机器人的特点柔性机器人具有如下高灵活性、可变形性和能量吸收特性等特点,对环境具有较强的适应性。
在空间在轨服务中,具有重要的应用价值。
A)高灵活性(自由度多)能够使得机器人在复杂的空间环境下进行灵巧的运动;B)可变形性能够使机器人完成多种任务,减少航天器的运载成本;C)能量吸收特性在交会对接或人机协同工作时,能够减轻碰撞所产生的作用力,提高安全性。
D)柔性机器人的操控是难点,无论是执行机构还是控制方法,传统的方式往往无法适用。
为了实现复杂的运动,需要使用新型的驱动方式。
目前应用于柔性机器人的执行机构类型,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。
在控制方面,存在的问题更为困难,主要原因在于柔性机器人的模型难以建立,控制变量多,当前的控制方法仅是采用人为给出的控制信号序列进行运动验证,要实现自主地完成各项任务,需要研究与发展新的控制方案。
2.3 柔性机器人的原理机器感知、机器行动与人机交互是柔性机器人的三大组成部分。
首先从仿生学来看,柔性机器人设计初衷在于能在各种复杂环境中代替甚至做到人类所不能,它们需要与软材料、生物或人工复制的生物功能进行交互。
柔性机器人一般由机器感知、机器行动和人机交互三部分组成。
机器感知中一般采用的材料都是杨氏模量1大于109Pa,而像皮肤、肌肉等1杨氏模量:杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量,衡量的是一个各向同性弹性体的刚度(stiffness),定义为在胡克结缔组织的杨氏模量为102~106Pa。
机器行动依靠的是每一个活动关节处装有的驱动器(actuator)。
并不是所有的柔性机器人都具有人机交互功能,这一功能一般靠深度学习和自然语言处理(NLP)完成。
图5:柔性机械三维结构图资料来源:Applied Bionics and Biomechanics,申万宏源研究典型的工业机器人视觉系统由三大部分组成:图像采集部分、图形处理部分、运动控制部分。
视觉系统一般由硬件和软件组成。
硬件一般包含:相机、光源、图像采集卡。
视觉软件一般会安装在PC端,或者集成在触摸屏中。
一般的工作流程是首先选取被跟踪物体的局部图像,该步骤相当于离线学习的过程,在图像中建立坐标系以及训练系统寻找跟踪物。
学习结束后,图像卡不停地采集图像,提取跟踪特征,进行数据识别和计算,通过逆运动学求解得到机器人各关节位置给定值,最后控制高精度的末端执行机构,调整机器人的位姿。