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《2022年我国机器人工业图谱及云上开展研究陈述》重磅发布

发布时间: 2022-09-17 07:48:57 来源:环球体育直播
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  机器人的研制、制作、运用是衡量一个国家科技立异和高端制作业水平的重要标志。现在,全球疫情局势仍然严峻,在商场需求牵引、技能打破带动和国家方针支撑下,机器人作为帮忙人类进行出产日子的重要东西,日益成为应对人口老龄化、劳动力本钱上升,以及...

  机器人的研制、制作、运用是衡量一个国家科技立异和高端制作业水平的重要标志。现在,全球疫情局势仍然严峻,在商场需求牵引、技能打破带动和国家方针支撑下,机器人作为帮忙人类进行出产日子的重要东西,日益成为应对人口老龄化、劳动力本钱上升,以及无触摸防疫服务的得力助手,继续推动着社会出产水平进步,为经济社会开展注入了微弱动能。

  2022年6月24日,在阿里云城市峰会(青岛)上,《2022年我国机器人工业图谱及云上开展研究陈述》(以下简称“陈述”)重磅发布。陈述在我国机器人工业联盟、青岛市工业和信息化局的指导下,由阿里云加快器、行行查牵头编撰,协同元璟本钱、璞跃我国、深创投立异出资研究院以及10多家明星机器人企业一起参加完结。

  陈述在剖析当时我国机器人商场现状与工业图谱的根底上,对人工智能、5G、云核算、边际核算等新式技能赋能机器人智能化、轻量化、柔性化开展进行了理性讨论,结合阿里云加快器企业事例讨论了机器人企业的上云实践与成效,提出机器人云上开展趋势,终究构成了本陈述,期望为职业界重视机器人开展的同仁们带去不一样的视角。

  机器人是一种能够半自主或全自主作业的智能机器,具有感知、决议计划、履行等根本特征,能够辅佐乃至替代人类完结危险、深重、杂乱的作业,进步作业功率与质量,扩展或延伸人的活动及才能规划。依据机器人的运用环境,世界机器人联盟(IFR)将机器人分为工业机器人和服务机器人。服务机器人又可进一步分为专业范畴服务机器人、公共服务机器人和个人/家用服务机器人。

  2021年我国机器人商场规划估计到达839亿元,其间工业机器人商场规划约为445.7亿元,占比53.1%;服务机器人(含特种机器人)商场规划约为393.3亿元,占比46.9%。现在我国已成为全球最大的机器人商场。

  依据企查查揭露数据核算,2012-2021年十年间,我国机器人职业投融资事情总计2,651起,融资总额超千亿元。2021年国内机器人投融资事情291起,同比添加40.6%,其间超越1.5亿元的项目有60起,占已发表项目总数的31.4%。从所属的细分赛道来看,2021年工业机器人投融资项目占比从2020年的23.4%上升至28.6%。此外,公共服务机器人项目占比增幅最大,2021年公共服务机器人投融资事情占比从2020年的17.1%添加至24.5%,进步了7.4个百分点。

  2022年1-5月,国内机器人投融资事情到达153起,同比添加24.4%。2022年以来本钱商场的投入集合于仓储物流、主动驾驶、3D视觉、人工智能、手术/恢复机器人、特种机器人、服务机器人等几个首要范畴,出资安排将更倾向于有用下降劳动力本钱、国产替代率高的项目,或是有新式技能加持、致力于推动出产及服务的智能化改造的立异型企业。

  我国高度重视机器人工业开展,在国家的战略引领和方针推动下,机器人工业迅猛开展,成为了推动全球机器人工业稳步开展的重要力气。

  机器人工业链首要分为上游中心零部件、中游本体制作和下流体系集成三方面。其间,上游中心零部件首要包含各类零部件厂商,供给机器人出产中所需求的中心组件和功用模块。中游本体制作和体系集成环节,包含机器人本体制作商以及面向运用布置服务的体系集成商。下流运用首要由不同范畴的企业客户和个人顾客构成,构成巨大的机器人运用商场。

  机器人的出产制作企业很多,包含研制、零部件出产、本体制作、体系集成等范畴。被称为工业机器人的“四大家族”——发那科、ABB、安川、库卡,在全球机器人商场中有着无足轻重的方位。

  我国作为全球最大的机器人出产及消费商场之一,拥有着如沈阳新松,安徽埃夫特,广州数控,南京埃斯顿等优异本乡企业。但现在国内的机器人工业全体仍较为单薄,中心零部件高度依靠进口,近七成的工业机器人商场份额仍然被外资企业占有。

  青岛市机器人工业起步较早,现在已初具规划。市委市政府高度重视机器人工业开展,自2020年起提出经过开展壮大整机及体系集成、加强要害零部件配套、鼓舞企业上规划、支撑企业标准开展、支撑建造工业技能研制渠道、支撑建造检测及认证安排及公共服务渠道、支撑首台(套)严重技能配备研制、加大产品推行运用力度、支撑举行机器人大赛活动、树立工业开展出资基金等十项办法推动机器人工业快速开展。

  经过多年的尽力,青岛市机器人工业建造取得了巨大的开展。依据企查查揭露的企业信息数据,咱们对青岛市机器人工业链一切相关企业进行核算,截止2022年5月,青岛全市从事与机器人有关的经营活动的在营企业超越7,500家,从所属细分范畴来看,36.5%企业从事批发和零售业;其次为科学研究和技能服务业,占比为20.9%;制作业、软件和信息技能服务业占比分别为19.1%和10.1%。从职业散布结构能够看出,青岛市机器人相关企业多布局在零部件及终端产品的出售、科研技能服务以及工业制作范畴,而消费级的服务型机器人未来将有着宽广的商场空间。

  青岛市依托青岛高新区国家机器人高新技能工业化基地等渠道,不断加快推动工业集聚与链条延伸。现在,机器人工业链条上下流均已在青岛高新区开端构成企业梯次和工业闭环:区内已有200余个优质机器人工业链项目落地,机器人企业数量占青岛市80%以上,20多家半导体上下流企业在这里集合。世界机器人排名前十的企业中,已有ABB、安川、发那科、那智不贰越、新松等5家落户青岛高新区。毕勤、海克斯康等一批外资优质项目纷繁落户。区内的本乡企业开展势头微弱,新松机器人、软控集团、科捷机器人、宝佳等企业敏捷鼓起,青岛高新区已开端构成了以世界机器人工业园为首要基地的优质智能制作工业集群。

  智能制作范畴,机器人企业上云投合了愈加精细、灵敏、柔性、高效的出产办法的需求,推动工业出产数字化、网络化、智能化。以汽车职业为例,我国工业机器人领跑者埃夫特依据工业云技能将传统的工业机器人与云端智能渠道衔接,将部分工艺层的算法和数据搬迁到云端,打破了传统机器人本地硬件在海量工艺数据处理和存储方面的硬件瓶颈,为机器人智能化奠定了硬件根底。

  IDC运维机器人可自主承当机房的运维作业,完结机房的例行巡查、特别巡查、环境监测、机柜/服务器/硬盘辨认、硬盘替换、服务器重启和硬盘收回等作业,替代人工运维中重复而繁琐的作业,有用排查、办理IDC机房的数据安全和财物安全隐患。以阿里巴巴达摩院的天巡机器人为代表,该产品是全球首款具有机械臂操控才能的数据机房运维机器人,可完结IDC机房全天候24小时巡检。天巡机器人经过视觉-触觉交融的杂乱操作操控算法,具有在数据中心完结“主动替换硬盘、精细化巡检、主动财物盘点”的三大中心事务才能,为数据中心供给无人值守、无人巡检和数据安全的完好处理计划。

  依据传统安防机器人的上述许多痛点,安防机器人企业在上云后能够将终端数据分流到边际核算节点进行预剖析,然后有用下降网络传输压力和事务端到端时延,并运用云核算技能完结各终端数据的协同同享。经过在边际核算节点搭载AI人工智能视频剖析模块,面向智能安防、视频监控、人脸辨认等事务场景,以低时延、大带宽、快速呼应等特性补偿当时依据AI的视频剖析中发生的时延大、用户体会较差的问题,完结本地剖析、快速处理、实时呼应。经过云渠道与边际渠道对机器人终端输出信息的协同处理完结本地决议计划、实时呼应,打通安防场景下“事前设防预警、现场应急处置、事中闭环办理、过后溯源剖析、常识图谱更新与信息同享”良性循环办理体系。

  我国医疗及康养职业敏捷开展的进程中仍存在许多痛点,如医疗资源散布不均、医疗信息集成、同享困难,医疗器械智能化水平较低一级。在备受医学界喜爱的机器人辅佐手术范畴,现已成为才智医疗场景中的重要立异运用。手术机器人凭仗微伤口及其他根底医学技能完结人类才能规划以外的精准手术器械操控。手术机器人需求能够自主剖析数据,经过云或边际端的算法处理,将外科医生双手的活动复制为机器人本体相应的仪器纤细运动,以便安全、快速和精确地为手术供给协助;一起将数据上传到云端,在云端进行模型练习,完善机器人程序,并在恰当机遇将学习完结的算法更新至机器人终端。

  酒店及餐饮配送场景下的机器人产品,是低速室内主动驾驶技能商业化落地的典型事例。机器人在长时间的移动运转进程中会发生很多的视觉、方位等数据,这些数据对机器人的定位、导航等有着非常重要的效果。但是单靠机器人的微操控器或许微处理器来完结对视觉数据的处理是远远不够的。企业经过云端操控渠道对移动机器人进行长途操控,依据SLAM技能对餐厅空间进行构建,来获取仿真环境下的三维栅格地图,地图数据能够上传至云端存储并以最快的办法布置给其他需求运用的终端设备中。除了存储与布置的优势外,经过云或边际端,完结对很多数据的处理及运用,能够削减对机器人终端操控器的耗费。

  此外,餐饮机器人作为与群众顾客直接近间隔触摸的终端,其在广告投进方面具有先天优势。当时餐饮机器人的语音播映或屏幕显现首要以针对机器人运用商家的宣扬推行为主,如特色菜、优惠信息等商家本身广告,未来机器人经过引进广告流媒体投进广告或许能够更好完结机器人的商业变现。

  现在在家庭服务机器人范畴,以清洁机器人为代表的家务机器人开展起步较早,商场生长敏捷,工业化程度老练。家庭服务机器人的中心技能包含人机交互、导航及途径规划、多机器人和谐、人工智能、云核算等,详细触及语音、语义、处理器、算法、通讯、大数据、物联网等,以完结家庭服务机器人的自主性、习惯性、智能性。其间家庭服务机器人上云是人工智能技能完结的软件根底,数以万计的智能终端布局在家庭或作业等室内场景中,经过云服务渠道完结调度与布置。此外家庭服务机器人的规划效应使得运用者越多,云端数据库就越强壮,其所沉积的大数据就越有价值,经过云服务能够构成杰出的大数据根底,为机器人的迭代更新与晋级改造供给用户数据支撑。

  从万物互联的实践来看,家庭服务机器人将逐步演化成为衔接用户与智能家居的操控渠道,凭仗互联网和云,为其他联网设备供给随时、随地的信息输入,更可运用人工智能技能进一步替代用户对其它联网设备进行自主操控,促进一切互联设备的高效整合,为用户供给有价值的智能服务。

  边际核算是依据云核算技能的中心和边际核算的才能,构筑在边际根底设施之上的云核算节点,它与中心云和机器人终端一起构成“云-边-端”三体协同的端到端的技能架构。在机器人范畴中,云、边、端三部分发挥着如下重要效果:

  云渠道:云渠道聚集了机器人本体经过多种传感器搜集的信息,并进行剖析处理和安全备份。云端整合了边际端及机器人终端的软硬件资源,并将其虚拟化,针对机器人在不同场景下的存储及算力需求进行调度。关于大批量、涣散式的机器人进行长途会集办理,云端的一致调度,更便于机器人世的数据同享及高效协同作业。

  边际节点:经过边际节点就近衔接机器人设备,将本来由中心节点处理的很多作业加以分化,切割成更小与更简单办理的部分,涣散到接近机器人的边际节点去处理,将有助于进步机器人本体的核算存储才能。因为传输链路缩短,且在5G技能的支撑下,边际服务器能够直接衔接到散布式网关,然后大大削减了机器人与服务器的交互呼应时刻。

  机器人终端:在“云-边-端”协同一体化的架构中,机器人本体的硬件结构将得到优化与开释,机器人不再需求配备功用高、能耗大的核算和存储设备。终端更多的是经过触觉传感器、视觉传感器、力觉传感器、超声波传感器、听觉传感器等重要零部件,来对外部环境、自然语言、雷达数据、突发状况以及地图定位等信息进行收集,并经过专线接入就近的边际节点进行处理。

  在整个“云边端”协同一体化的架构中,无缝和谐三者的资源调度,始终是推动终端安稳高效运转的作业重点与难点。三者之间的资源协同详细体现在:

  核算资源协同:“云-边-端”架构对核算资源协同要求云端依据虚拟化技能,对很多涣散的边际侧数据中心的算力资源进行按需调度,满意边际侧运用对资源的需求。此外,5G通讯技能、无缝周游技能的遍及,使得机器人终端到边际节点的推迟可到达毫秒级,推动机器人非实时算力需求才能从单体终端中得以解放。

  存储资源协同:边际节点可就近为机器人本体供给存储资源支撑,减轻机器人终端的存储压力。此外,边际端可对图文、视频等数据进行预处理及缓存,再将其聚集到云端。当边际节点存储才能缺乏时,部分对即时性要求不高的信息能够上传云端保存,并依据实际需求,经过云边协同调度运用。这样能够节约边际侧存储资源,并使云边端合作愈加严密,为企业堆集很多的有价值的数据信息。

  网络资源协同:边际节点与云渠道的衔接网络或许存在多条,在机器人集群大通量的数据交互时刻段,假如间隔最近的网络链路发生拥塞,云端的网络操控器能够进行感知,并将流量引进到较为闲暇的链路上。网络资源的协同将有用削减杂乱网络中各种路由转发和网络设备处理的时延问题,获取到更低延时,愈加能大幅削减网络传输和多级转发带来的带宽本钱,进步机器人的服务功率。

  在“云-边-端”一体化架构下,为了增强机器人继续学习才能,工程师运用比如常识蒸馏等搬迁学习、范畴自习惯的计划,经过在云端练习的“教师模型”去教授边际端“学生模型”的大部分常识,机器人本体则经过通用的模型树立根本的环境交互才能,然后依据完结使命所需的技能,经过边际节点的反应与调度,自主地从云渠道中找到更多相关数据,并进行增强练习、仿照学习、技能搬迁。

  “云-边-端”协同一体化的架构,致力于打造一个整合机器人集群间,以及依据物联网技能下的机器人与各智能设备间的数据交互渠道。充分运用云的大规划并行处理才能和大数据处理才能,经过各边际节点,聚集单体收集的数据,在云端对机器人进行模型练习,终究将数据模型同享至每台机器人终端,进步机器人在集群规划内的协作学习及处理杂乱问题的决议计划才能,增强了单体机器人的智能化水平。

  云端与边际侧以收集的数据为根底构建渠道,经过数据安排、模型核算、常识服务等,对海量结构化数据、半结构化数据、非结构化数据以图谱办法进行沉积,建立企业级乃至职业级的常识图谱数据库。涣散的机器人设备不只能够经过传感器进行环境感知,还能够结合物联网技能衔接其他智能终端,再上传云侧、边际侧来进行同享,经过必定的冗余备份来到达更高的实时性。凭仗云边赋能,机器人可对各类场景下呈现的新问题、新事情与云或边端常识图谱数据库做快速比,经过图表特征得出反常结构和反常点,做出快速而精确的决议计划。并以堆集的常识图谱为根底,在云端或边际端对机器人进行一站式模型练习及布置,无需依靠本体算力环境,使机器人变得愈加智能。

  机器人被布置到现场后,面临杂乱多变的环境,需求对场景中的人、物、行为等进行长时间调查,并结合相关的常识图谱和核算模型,总结出运用者偏好或突多类发问题的处理计划,据此来猜测并做出合理的决议计划。为增强机器人的鲁棒性与自习惯才能,云服务商能够在云端开发相关的自习惯机器人交互软件库,将其一致布置在机器人终端。经过云端资源的赋能,在环境感知的根底上,为机器人供给自主学习功用,包含自习惯的人员辨认功用、个性化的常识图谱、自习惯的物体检测和切割,乃至对运用者的自习惯心情辨认等功用。

  云渠道不断完善云安全防护体系,经过Web运用防火墙、DDoS防护网络、SSL证书等产品对事务流量进行歹意特征辨认及防护、缓解网络进犯对机器人服务构成的推迟添加及事务中止、供给数据HTTPS加密协议拜访等,确保云边端数据传输的安全性。边际端与机器人本体也需求确保重要的隐私数据的物理安全和安全相关运用的代码安全,不断完善“云-边-端”安全防护处理计划,经过对机器人财物、安全事情、要挟情报、流量进行全方位的剖析和监测,完结针对边际网络的安全态势感知。为处理职业界及企业间的数据孤岛与数据隐私问题,“云-边-端”架构还能够凭仗联邦学习,在不走漏各方隐私数据的前提下,完结模型的练习与推理。

  现在机器人本体的轻量化首要运用新资料及结构优化等办法完结。前者首要运用低密度的新式资料,如运用碳纤维等复合资料制作机械臂。相比之下,结构优化的办法只需改动结构形状,本钱低且简单完结。“云-边-端”一体化架构下,机器人可将需求即时处理的数据就近在边际云上完结,而杂乱、大规划的全局性使命则交由中心云汇总和深化剖析,中心云与边际云一致管控、智能调度。这一协作办法,有助于开释传统机器人智能单体软硬件资源担负,优化机器人的产品形状,到达机器人轻量化的意图。

  资料方面,越来越多的机器人开端测验由可发生大应变的柔软弹性资料制作,如硅胶、形状回忆合金(SMA)、电活性聚合物(EAP)等新资料。形状结构方面,传统的刚性机器人需求在关节结尾加装多个传感器,而软体机器人为了把一整块电子元器件、电路板放到机器本体里,选用不同视点、方向,涣散均衡受力,使其习惯较为严苛的作业环境。此外,工程师还经过仿照人类肢体关节的灵敏性进行仿人型规划,以增强机器人对不规则方针物体抓取的习惯才能。与产品的物理特色相习惯,在软件层面,企业为工业机器人本体搭载了柔性测验体系。“云-边-端”协同一体化的架构,能够全方位收集机器人关节结尾的力控与视觉传感器反应的运转数据,将不同品类工件的质量、体积、空间形状等信息以及其对应所需的力控、视点等抓取数据进行存储,依据海量的样本数据在云或边端对机器人进行模型练习,增强机器人应对多品类场景的自习惯才能,从而推动机器人产线的柔性化作业。

  机器人即服务(Robot-as-a-Service,RaaS)是一种立异的机器人运用形式。近年来,机器人租借日渐鼓起并开展老练,成为了RaaS服务的重要办法。依据企业用户资金调度、售后服务、技能援助等需求的不同,商场呈现多种租借形式,首要包含直接租借、融资租借、售租借回及先租后售等。

  机器人企业上云能够在云端堆集的很多数据,构成隐形的“数据金矿”。云服务厂商能够赋能企业进行大数据沉积,如剖析判断哪些产品在哪些区域或场景下运用频次较高,或许依据用户的偏好构成完好的顾客画像,以协助企业做到精准营销。服务类机器人因为深化消费场景,除了功用性运用外,机身也可认为承租方供给抱负的营销展现空间。机器人企业能够依据云端的流媒体渠道,授权营销者、广告安排、内容分发商等信息发布权限,依据当时的主题、趋势、热门,制作内容,布置到机器人终端,在不影响机器人运用功用的前提下,向顾客展现广告及活动宣扬。

  云服务商依据工业互联网底座、事务和数据的云边双中台技能架构,在云端为机械配备制作业企业供给一体化处理计划服务,加快推动配备制作业与高技能服务业的交融开展。除了构建夯实的根底、完结敞开、可复用的根底服务之外,一起也环绕设备运维服务、非标定制服务、云MES运用等企业的很多事务场景构建标杆运用。

  云端可认为中小企业供给运用开发的一站式低代码开发服务,云服务商致力于打造高效、高功用的拖拽式低代码开发渠道。低代码以云开发作为底层支撑,供给高度敞开的开发环境,将繁琐的底层架构和根底设施笼统化为图形界面,经过职业化模板、拖放式组件和可视化配备,针对机器人服务的不同场景需求,快速构建多端运用,免去了代码编写作业,下降了算法工程师编程的难度与门槛,能够有用处理中小企业IT才能缺乏的问题。

  云端可会聚多种老练的产品与处理计划,适配不同类型机器人的运用场景需求。如针对工业机器人集群大通量、低延时的数据传输问题,云服务商可认为其供给专业的DTS服务,支撑联系型数据库、NoSQL、大数据等数据源,集数据搬迁等功用于一体,处理公共云、混合云场景下,远间隔、秒级异步数据传输难题。而针对需求与顾客广泛交互的服务型机器人,云端的散布式实时剖析型列式数据库服务具有高功用、开箱即用、企业特性支撑,可广泛运用于流量剖析、广告营销剖析、行为剖析、人群区分、客户画像、数据集市、网络监控等事务场景。

  区域同享工厂的形式能够依据不同场景下的订单需求,依其流水线特色智能切换对应的制作程序,并进行一体式精细出产操控,满意小批量混线出产的柔性需求,赋能很多中小企业的智能化出产。国内工业机器人头部企业埃夫特,遵从商场逻辑,立异探究出“区域同享工厂”形式。在这一形式下,机器人企业能够在工业集聚区,针对中小制作业企业的多品类、小批量的出产需求,布置适配的机器人工厂,中小家具企业不用自己建造、操作喷涂、焊接等机器人出产线,用不起、不会用的问题方便的解决,以较低的本钱运用机器人,既化解了“用工难”,也下降了工人职业病防护危险。



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