机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科学技术创新和高端制造业水平的重要标志。党的十八大以来，我国机器人产业蓬勃发展，极大改变着人们的生产和生活方式，为经济社会持续健康发展注入强劲动能。《“十四五”机器人产业高质量发展规划》强调，必须抢抓机遇，直面挑战，加快解决技术积累不足、产业基础薄弱、高端供给缺乏等问题，推动机器人产业迈向中高端。今日冠英股份专家与大家一同探讨机器人产业链与卡脖子技术，期待在新的一年里与合作伙伴一同推动我国机器人产业快速发展。

  机器人产业链大致上可以分为上游核心零部件、中游本体制造以及下游系统集成三个环节。

  上游核心零部件：包括减速器、伺服系统、控制器，直接决定了机器人的性能、可靠性、负载能力等主要技术指标，占机器人总体成本的66%。

  中游本体制造：涉及机器人整机结构设计和加工工艺，对机器人的稳定、精度等也有重要影响，成本占比在25%左右。

  下游系统集成：面向最终用户，依据需求实现焊接、装配、检测、搬运、喷涂等工艺或功能，成本占机器人整体不到10%。

  上游核心零部件是机器人最为关键的技术，机器人大规模的公司往往通过掌握关键零部件技术打造核心竞争力。

  1.减速器方面：目前全球大部分市场被日本的哈默纳科(谐波减速器)、纳博特斯克(RV减速器)所占据，比例都在7成以上，国产化率不足30%。

  2.伺服系统方面：伺服系统是机器人主要的动力来源，也是控制设备实现精确运动与定位的必要系统，一般由伺服电机、伺服驱动器、编码器三部分组成。

  在伺服系统里面，伺服电机最难掌握，典型生产厂商有安川、西门子、三菱、松下、伦茨、路斯特等，国产的电机在技术标准、设计选料、制造工艺等多方面与国外领先水平都有很大的差距，这些导致国产电机在稳定性、持久性、噪音、功率等方面都有所不足，只能用于一些低端产品。

  3.控制器方面：控制器是根据反馈信号控制机器人的执行机构，相当于机器人的“大脑”。在三大部件中，控制器的技术难度相比来说较低，且成本占比不高，但对机器人的工作上的能力、操作精度、稳定性等关键指标同样有着决定性的作用。

  中游本体制造负责机器人本体的组装和集成，即机座和执行机构，包括手臂、腕部等，部分还包括行走结构。

  机器人系统集成是连接机器人本体企业和应用端的“桥梁”，为计算机显示终端提供应用解决方案，负责机器人应用的二次开发，以及周边自动化配套设备的集成，是机器人自动化应用的重要组成部分。

  得益于我国拥有全球最完善的制造业产业类别，系统集成是机器人行业最大的市场，并随机器人应用领域的拓展而不断增大，数据统计显示，我国机器人系统集成商已超越了3500家，市场规模也超过了600亿元。

  目前，我国的机器人企业多为系统集成商（本体+系统集成）。根据国际经验来看，国内的机器人产业高质量发展接近于美国模式，即以系统集成为主，单元产品外购或贴牌，为客户提供交钥匙工程。与单元产品的供应商相比，系统集成商还要具有产品设计能力、项目经验，并在对用户行业深刻理解的基础之上，提供可适应任何不同应用领域的标准化、个性化成套装备。

  机器人在工业生产与日常生活中肩负起慢慢的变多的工种、承担起慢慢的变多的角色，其重要性不言而喻，未来机器人产业会继续加快速度进行发展，但要达到大规模商用，还有诸多卡脖子的技术需要解决。

  （一）数据传输、存储效率低，高成本、高延时，隐私、安全和数据保护问题亟待解决

  随着新型数字技术在机器人领域的深入应用，机器人终端采集的数据信息量慢慢的变大、种类慢慢的变多，使得机器人企业对数据传输、存储的需求呈现几何式增长。在智慧城市场景下的应用中，其对原始视频有高清码率和“7×24”采集的需求，随之带来高昂的数据传输成本、存储成本，网络链路成本甚至可占到运营总成本的50%以上 。受制于网络带宽以及传输延迟，企业在对机器人录制的视频进行采集时无效视频率可高达90%以上，这不仅极度影响机器人的正常工作运转，也带来非常大的流量消耗与成本问题。同时，本地的监控摄像头到云中心的距离往往比较远，专网传输成本过高，公网直接传输不仅很难保证质量，也会出现延时问题。

  随着机器人的应用领域愈来愈普遍，其物理安全和用户的数据安全问题更加凸显。一方面，对于能够自由移动的服务机器人和拥有机械臂的工业机器人，需要保证机器人自身的物理安全，不被恶意攻击，同时也要避免机器人对人造成了严重的伤害。另一方面，随企业数字化转型进程的不断深化，IT架构从以传统数据中心为核心向以云计算为承载，融合大数据、人工智能、区块链等新一代技术的数字基础设施转变，多云、混合云成为主要形态，以数据中心内部和外部进行划分的安全边界被打破，IT架构面临更多安全信任危机。在人机交互过程中机器人会持续收集用户以及环境的图像、声音、行为数据等，这些关乎安全与隐私的数据信息有的在本地处理，有的在云端处理，如何保证这一些数据安全而不被窃取、攻击也是大数据时代一定要重视的问题。

  为解决以上问题，冠英股份研发了CBox产品，CBox不仅仅可以对机器人设备的数据来进行采集，且具有较强的边缘计算能力，亦具备精准检测、数据缓存、协议解析、报警联动、多接口支持、控制下发、协议集成、远程参数配置等功能，可将企业常用的信息化、数字化软件有效整合。

  （1）产品集成工业中常用通信与采集输入输出接口，如LAN、RS232、RS485、USB、DI、DO、AI等;

  （2）采用工业级元件及设计，具有抗震、防雷等要求，满足IP30防护等级（可定制防护等级更高的外壳）；

  （4）电源及各个输入输出接口均采用防雷击浪涌保护、数据接口采用信号隔离保护处理；

  （5）具有心跳包、注册包等功能，实时了解设备在线）模块化设计，可进行IO扩展，最多支持16组IO扩展模块接入；

  （7）支持多接口数据上传（GBox/云）功能，如LTE、WAN、WIFI等，满足现场数据以秒级上传；

  （8）内置大容量存储器，保障通信异常等紧急状况下采集数据不丢失，网络恢复后自动上传缓存的数据；

  协议转换。基于数据采集设备协议的多样繁杂，cbox协议支持涵盖大部分工业协议。

  网络支持。支持lora，cat1，以太网，根据不同的应用需求使用不相同的网络。

  边缘计算。通过边缘计算技术，产生更快的网络服务响应，满足在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的需求。

  传统的工业机器人关注的是机械臂相关的运动学和动力学技术，自主导航避障机器人主要是在相对简单封闭的空间完成单一的功能，而智能机器人要在更开放的环境下完成各种任务，是多功能的机器人。智能机器人需要更加多AI相关的技术，包括更多算力、数据，需要更多AI服务的支撑。

  算力、大数据和AI模型是人工智能的三驾马车。要达到较高的智能水平需要很强大的智能系统，单纯在传统机器人的技术架构下很难实现，因为它需要非常大的存储空间和计算能力。

  云是指利用云计算有关技术，构建具有超大算力和数据的机器人大脑；网是通过5G相关的技术，将云计算与机器人本体连接起来；端就是机器人本体，也具有一定的计算能力，能够给大家提供本体的感觉、执行能力。这样的云网端构成了机器人的大脑、神经中枢系统、末端感觉器官和执行器官这样的整体。

  （1）GBox接收来自下层CBox中已清洗的数据，作为部署在其中的工业软件系统（如MES、APS、WMS、ERP等）的数据源，且GBox中，为各工业软件之间提供强大数据接口用于对接，解决因安装不同供应商工业软件的数据孤立问题。

  （2）GBox内嵌强大的CPU、GPU，结合AI算法，综合利用现场采集数据和工业软件数据，监控工业生产，优化生产流程，辅助管理决策。

  （3）GBox内集成4DFulwin数字栾生系统，以实时动态3D的形式，全局展示工厂或生产企业的各类数据（生产设备实时状态信息、生产环境信息、生产设备工艺参数等），进而展示出工业生产过程全景图。

  （4）除过程管理控制外，基于4DFulwin实现离线虚拟生产，即使在脱离设备实时数据的状态下，也能对预设场景进行虚拟生产，配合优化算法，提前预警故障情况，减少事故处理时间，提升生产效率。

  机器人在执行任务过程中会收集大量的运行数据，包括环境信息、机器的状态和生产需求等等，这一些数据经过整理和分析，能得出最佳的决策方案。

  机器人每天可能会产生几十GB的数据，这一些数据需要在云端进行存储和管理，机器人产生的数据存放在云端将非常有价值。因为，通过历史数据的分析，系统能预先判断下一步会发生啥，并做出相应的响应处理。

  从存储到分析，再到任务的下发，对于机器人整一个完整的过程的控制有着非常大的意义。还有，云端能轻松实现人工智能的服务，包括语音指令，能更加进一步拉近了人与机器的距离，实现更便利的控制。

  云端的数据服务可以连接到每一个机器人和自动化设备，数据共享令机器之间更有默契。系统能掌握机器设备的状态，给每个机器人下达不同的任务指令，让机器之间互相协作，高效地完成生产任务。

  总的来说，云端技术将让机器人效率更加高、性能更好，人与机器之间的交互会更轻松。

  现在我们应该像智能手机这样成功的产业生态的思路去发展智能机器人的产业生态链。未来的智能机器人如何像智能手机一样形成大型生态产业链，这往往比某项技术更重要。因为任何机器人都需要本体的强大硬件能力，同时又需要很好的平台支撑。这就需要有产业链上的各种各样的角色完成各种各样的工作。硬件系统、软件操作系统、以及在此基础上的开发的ECO。只有形成这样的产业生态系统，未来智能机器人行业，才能实现真正快速地发展。

  ，该工程中心通过智能化机器人实现CBox产品的柔性化生产组装测试和CBOX/GBOX的实际运用等，并结合数据采集、数字孪生与智能控制等先进的技术，来推动机器人产业生态链与数智化的融合。

  新时期下，国产机器人发展面临新目标、新机会、新挑战，系统集成厂商迫切地需要借助产业上下游力量，向高水平质量的发展方向迈进。为此，各系统集成厂商在产品设计能力、对计算机显示终端应用需求的工艺理解、相关项目经验及上下游产业合作上重点发力 ，三大维度构建产业生态链 。

  在基于构建全产业生态链的布局战略推进下，我们应该与系统集成厂商一起通过将机器人本体的系统、计算机显示终端的应用需求及数字化软件系统集合在一起 ，为客户提供全面一体的工业自动化及数智化的完整解决方案 。

  2023年，入局的玩家递增，制造业、互联网、商业咨询纷纷拓展工业互联网业务。冠英股份将怎么做？

  区别于阿里、腾讯这些在工业互联网领域全方位覆盖的大厂，冠英将在细分赛道上持续深耕，这些领域聚焦的行业产品往往是对质量、良率有更加高的要求，因而也更需要数字化的赋能。比如在泛半导体、新能源等行业的细分方向上，我们保证投入的资源比这些大厂可以多得多。比如说一个面板工厂，如果产品的良率相比对手能提升一个点，这个工厂的净利润就能提高1500万，集成电路行业对质量的敏感度还会更高，统计多个方面数据显示，制造商良率如果提升一个点，净利润能增加一亿人民币，以及更重要的，良率提升意味着能成为更存在竞争力的供应商，进入苹果、华为的供应链生态。

  最后工业小脑将“老师傅们”所拥有的专业技能，参数化、软件化为机器人程序，大到70米长的臂架，小到2厘米的螺丝等自动化装配完成，效率指数级提升。在数字孪生技术的赋能下，原本仅0.1毫米的精度误差，被刷新至10μ级。

  展望未来，冠英将始终致力于成为中国领先的产业集群数字化服务商，成为中国机器人产业生态链中一种响亮的名片，通过与系统集成厂商构建机器人产业生态链，联合产业上下游企业加深合作，打造上下游闭环生态链 ，借助产业力量锻造“工业小脑”、“企业大脑”稳扎稳打，实现量变到质变的跃迁。