回顾全球工业机器人的发展历程,其演变清晰可见:从最初专注于特定领域(如军事、核工业)的“特种”机器人,逐步发展到能够适应广泛工业场景的“通用”机器人;从以机械运动为核心的“机械”机器人,进化为具备感知、决策能力的“智能”机器人;最终,从单一功能的执行者,走向集多种功能于一体的“复杂”系统。 随着工业机器人深入应用到各类下游行业,有效替代人类重复性劳动,其巨大的产业价值正日益凸显。
核心观点:
1. 工业机器人逐步走向智能化/通用化,产业应用前景广阔: 工业机器人正朝着更高级别的智能化和通用化方向发展,这为其在更广泛的工业场景中的应用打开了巨大的想象空间,产业应用前景一片光明。
2. IT架构是决定机器人智能化程度的关键,软件的重要性将日益凸显: 工业机器人的核心竞争力正从硬件转向软件。IT架构,特别是软件算法,将成为决定机器人智能化水平的关键因素,其重要性将不断提升。
3. AI赋能加速机器人向具身智能演进,产业变革一触即发: 以ChatGPT为代表的大型预训练模型的崛起,正在推动机器人向“具身智能”迈进,这将极大地加速整个产业的变革。
全球工业机器人发展历程与趋势
工业机器人的发展大致可划分为三个主要阶段:
• 技术萌芽阶段: 早期工业机器人主要应用于高危领域,如军事和核工业,以示教再现型机器人为主,即通过示教器预先编程指令,机器人再现动作。
• 产业崛起阶段: 这一时期,以ABB、库卡、发那科等为代表的领军企业开始崭露头角。工业机器人开始具备感知和处理外界信息的能力,能够对环境做出一定的反应。
• 产业升级阶段: 工业机器人开始向通用工业场景延伸,智能化水平显著提升。根据IFR数据,2021年全球新增工业机器人安装量达到51.7万台,同比增长31.2%。Inkwood Research预测,2021-2028年全球工业机器人产值的年复合增长率(CAGR)将达到14.7%。我们认为,随着工业机器人智能化水平的不断升级,以及人口供给收缩和下游需求释放的双重驱动,其产业应用前景将更加广阔。
IT架构:智能化的基石,软件的崛起
以ABB为例,工业机器人的产业链可以从核心部件、机器人本体及软件,到下游的系统集成与应用进行拆解。上游核心零部件,特别是减速器和伺服系统,是主要的成本集中点。
从功能层面划分,工业机器人部件主要包括:
• 感知层: 负责获取外部环境信息,如通过传感器。
• 执行层: 负责执行动作,如通过伺服系统和执行器。
• 决策层: 负责对感知到的信息进行处理和判断,并生成指令,其中算法软件起着至关重要的作用。
ABB在传感器、伺服系统/控制器以及算法软件等各个层级都有深入的布局,能够提供工业机器人全栈解决方案。随着工业机器人向智能化发展,它们正逐步进入**“软件定义”**的阶段,越来越像IT产品。软件算法的差异化将直接影响机器人最终能够实现的智能化水平,因此,软件的地位和重要性将逐步提升。
AI赋能:加速机器人向具身智能演进
生成式AI的飞速发展,尤其是以ChatGPT为代表的大型语言模型的兴起,为工业机器人带来了革命性的机遇。
• 简单任务的“零样本”解决: ChatGPT已经能够以“zero-shot”(无需训练直接应用)的方式解决一些简单的机器人任务。
• 复杂任务的辅助解决: 在课程学习、AirSim避障等复杂任务中,ChatGPT也能在人类用户“on-the-loop”(人在回路)交互的模式下实现。
在工业领域的应用落地方面,具身智能目前仍处于产业发展的早期阶段,AI的应用主要集中在一些相对简单的场景。例如:
• ABB在2020年2月与Covariant合作推出的智能分选机器人,通过引入机器视觉算法,显著提升了识别效率和准确性。
• 2023年7月,ABB宣布与微软合作,将GPT-4技术应用于工业分析等场景。
基于这些发展,我们可以预见,随着ChatGPT等大模型的出现,机器人正开始向“具身智能”演进。具身智能将使机器人具备更强的环境理解、自主学习和与物理世界交互的能力,这将极大地加速工业机器人产业的变革,带来前所未有的发展机遇。