英特尔赋能产业智能化升级-机器人特刊2022

英特尔赋能 产业智能化升级 机器人特刊2022 英特尔公司网络与边缘事业部中国区 序言 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技创新和高端制造业水平的重要标志。当前，中国机器人产业蓬勃发展，包括工业机器人、服务机器人，正极大改变着人类生产和生活方式，为经济社会发展注入强劲动能。 而中国机器人产业的发展既离不开机器人核心技术和核心零部件的发展，也离不开包括AI、5G、云计算、边缘等新一代科技的创新。 因此，面对新一轮的产业革命和技术革命，中国正在抓住机遇、直面挑战，以发展技术、落实应用、优化结构为核心，推动中国机器人高质量发展。 中国人工智能产业发展联盟办公室主任 目录 CONTENTS 中国机器人产业发展概况4 01 1.1机器人定义及分类6 1.2机器人发展历史6 1.3机器人产业图谱7 1.4机器人政策8 1.5机器人细分市场综述9 02 英特尔助力机器人产业 ——实战10 2.1工业机器人11 2.2物流机器人14 2.3服务机器人17 2.4巡检机器人21 03 英特尔助力机器人产业 ——产品和技术23 3.1硬件25 3.2平台软件29 3.3性能优化35 3.4技术预演38 3.5机器人开源项目41 ——合作伙伴控制器方案 42 04英特尔助力机器人产业 05 中国机器人未来发展趋势49 5.1趋势一50 5.2趋势二51 5.3趋势三52 中国机器人产业发展概况 1.1机器人定义及分类 1.2机器人历史发展 1.3机器人产业图谱 1.4机器人政策 1.5机器人细分市场综述 4 01 01 中国机器人产业发展概况 近几年来，中国机器人产业发展在全球“一骑绝尘”。2020年，中国机器人产业营收规模已经突破千亿。工业机器人受益于“智能制造”“产业数字化”的持续推进，中国已连续八年成为全球工业机器人最大消费国，2020年新装工业机器人占全球新装工业机器人的43.8%。服务机器人则被疫情催化，需求扩 张，消杀、配送、测温等“抗疫”机器人成为热门产品。 随着需求的衍生、科技的发展以及产业的变革，中国机器人的基础技术和前沿技术也在不断进步。机器人的核心零部件国产化进程加速，人工智能、大数据、云计算、5G等新兴技术的发展也推动了机器人 “智能化”和“网络化”的发展。同时，中国机器人的应用广泛，从农林牧渔业到3C、汽车、化工、食品等制造业到酒店、餐厅、零售等服务业，三大产业的机器人应用场景持续拓宽。 目前，中国经济已经从高速增长阶段转向高质量发展阶段，未来劳动人口的减少，资源环境约束强 化，更是迫切需要中国的经济增长从“规模扩张”转向“质量提升”，从“要素驱动”转向“创新驱动”。机器人作为新兴技术的重要载体和现代产业的关键装备，对于提高生产效率、创造崭新需求和提高生活品质都起着至关重要的作用。 面对未来机器人的发展机遇，中国首先要直面机器人技术积累不足、产业基础薄弱、高端供给缺乏的问题。 英特尔，作为半导体行业和创新科技领域领先者，正致力于从硬件、软件、技术等多维度助力中国机器人产业高效发展。 1.1机器人定义及分类 机器人（Robot）是指具有两个或两个以上可编程的轴，以及一定程度的自主能力，可在其环境内运动和执行预期任务的执行机构。 根据应用领域，中国于2021年正式实施的“机器人分类”新国标（GB/T39405-2020）将机器人分为五类：工业机器人、个人/家用服务机器人、公共服务 机器人和其他应用领域机器人。此分类与我国目前机器人的产品落地和市场发展情况更为符合，有助于对产业更精准地划分和分析。 本报告将聚焦工业机器人、公共服务机器人的市场发展，展现英特尔如何助力机器人产业。 其他应用 领域机器人 特种机器人 公共服务 机器人 个人/家用 服务机器人 工业机器人 图：国标（GB/T39405-2020）机器人分类 1.2机器人历史发展 从上世纪70年代至今，我国的机器人发展经历了“双研”、示范应用阶段，目前正处于产业化中期阶段。 无论是工业机器人还是服务机器人，都已经大规模落地，市场进入稳步增长阶段。 1980-1990 “双研”阶段 1990-2010 示范应用阶段 2010-2020 产业化阶段 2021- 理论研究： 在20世纪70、80年代才开始前期的理论研究，且主要是针对工业机器人的研究。 样机研发： 20世纪80年代，我国开始了工业机器人的样机研发。 90年代开始，工业机器人开始应用；另一方面，我国开始建立产业化基地和科研基地，且自主研制了多款工业机器人。 进入21世纪，国家政策强调“自主创新”，国内企业开始与科研机构合作或者自主研制工业机器人。 服务机器人应用落地。随着智能家居的发展，扫地机器人逐步走进普通家庭。另一方面，公共服务机器人也出现在餐厅、酒店、商场，为公众提供服务。 机器人的技术发展从整机组装到加强核心零部件的自主研发和优化、机器人核心技术的攻克、前沿技术的的融合等。 图：中国机器人发展历程 物流机器人 中游（机器人本体制造商） 其他 公共服务机器人 操作系统 工业机器人 关键技术 关键零部件 1.3机器人产业图谱 上游 芯片 语音交互运动规划 伺服 定位导航图像处理 传感器 ROS Android 减速器 农业 服务业 工业 下游 系统集成 产品应用 注：图谱中企业未详尽 1.4机器人政策 自2016年机器人产业发展首次被写入“十三五”规划以来，近五年，中央及地方密集出台机器人相关政策，从整体的发展方向到具体的应用落实，以推动机器人高质量发展。领域方面，工业机器人和服 务机器人是提到最多的两大类机器人。其中工业机器人主要是围绕“智能制造”展开，服务机器人则是聚焦关系国计民生的养老、医疗、公共服务等方面需求，重点发展医疗、养老和公共服务机器人。 2015 《中国制造2025》国务院 中央及地方政策密集出台 机器人发展方针首次提及， 2016 《“十三五”规划纲要》国务院《机器人产业发展规划（2016-2020）》工信部、发改委、财政部 《“十三五”国家科技创新规划》国务院《智能制造发展规划（2016-2020）》工信部、财政部 《关于促进机器人产业健康发展的通知》工信部、发改委、认监委 2017 《关于进一步激发民间有效投资活力促进经济持续健康发展的指导意见》国务院 2018 福建、江苏、黑龙江、辽宁、山西、河北等省级行政区纷纷制定符合地区产业发展进程的政策，促进智能机器人、伺服电机、控制技术等发展。 2020 北京、浙江、湖南、安徽等地出台自由贸易试验区方案，提出要围绕机器人等智能装备，打造国内重要的智能制造装备产业基地。 服务聚焦医疗养老和公共服务 机器人落实应用，工业聚焦智能制造， 2017 《关于推进供给侧结构性改革加快制造业转型升级工作情况的报告》国务院 《关于深化“互联网＋先进制造业”发展工业互联网的指导意见》国务院 《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划（2018-2020年)》工信部 《增强制造业核心竞争力三年行动计划（2018-2020年）》发改委 2019 《制造业设计能力提升专项行动计划（2019-2022年）》工信部、发改委等十三部门 《产业结构调整指导目录》发改委 2020 《关于促进老年用品产业发展的指导意见》工信部等五部门 2021 《“十四五”规划纲要》国务院 《“十四五”智能制造发展规划》工信部 《“十四五”机器人产业发展规划》工信部 主要任务 创新、高端、智能成关键词 十四五产业规划出台， 技术端：提高产业创新能力，夯实产业发展基础产品端：增加高端产品供给，拓展应用深度广度 共性技术：机器人系统开发技术、机器人模块化与重构技术、信息感知与导航技术等 前沿技术：人机自然交互技术、情感识别技术、技能学习与发育进化技术等 关键基础：高性能减速器、高性能伺服驱动系统、智能控制器等 工业：焊接、搬运、洁净、物流、协作、移动服务：农业、矿业、建筑、医疗、养老、家用、公共 特种：水下、安防、危险环境、卫生防疫 深耕：如汽车、电子、公共服务、智能家居 拓展：如矿山、石油、医疗康复、养老助残 做强：如卫浴、陶瓷等场景，喷釉、修胚等环节 组织端：优化产业组织结构 图：2016-2021中国机器人政策 1.5机器人细分市场综述 由于应用场景的需求和产品成熟度的不同，不同大类机器人的市场发展现状也有所不同。 其中，工业机器人发展起步最早，且中国已经连续八年成为全球最大的工业机器人消费国。虽然中国工业机器人市场主要由国际厂商占领，但近些年来中国内资厂商奋起直追，努力破局。据亿欧智库数据，中国内资工业机器人市占率从2015年的18%提升至2021年的33%。同时，中国物流机器人和协作机器人的发展速度远超传统工业机器人，成为“网红赛道”。未来，机器视觉的技术发展将帮助企业的生产更高效、更智能和成本更低。 物流机器人属于工业机器人的一个分支，其迅速崛起主要得益于中国电商行业的发展。由于物流机器人的普适性，目前其已应用到多个行业，包括电商、物流、汽车制造等。基于其高负载、长时间的工作 性质，物流机器人需要保证工作的稳定和持久；基于应用环境越来越复杂，物流机器人需要通过如多传感器融合的方式，在控制成本的前提下提高性能。 公共服务机器人在疫情出现以来备受关注，也是普通人更常见到的机器人。然而，受限于算力基础设施的不完善，公共服务机器人的落地较为缓慢。 巡检机器人属于特种机器人，多用于如电力、煤矿等特殊行业。由于需求更为小众，其起步也较晚。但巡检工作的低效率和危险性是实打实存在的，因此“AI+机器视觉”技术融合、“AGV+机械臂”形态融合的巡检机器人已经开始走向市场。 另外，复合移动机器人已经成为机器人发展的一种新形态，例如“AGV+机械臂”形态，其集成了移动机器人与操作功能，模拟人的行为，以实现解放人力的目的。 据《“十四五”机器人产业发展规划》，2014年 以来，中国已经连续8年成为全球最大的工业机器人消费国 外资占据主要市场份额，内资厂商奋起直追物流机器人、协作机器人成为“网红”赛道 机器视觉是工业机器人重要发展趋势之一 工业机器人 属于工业机器人 发展迅速，赛道正“当红” 成熟产品需要保证稳定和持久的工作 技术融合、多传感器融合可应对应用场景的 复杂化倾向 物流机器人 公共服务 机器人 疫情催生无接触需求，公共服务机器人备受关注 算力基础设施不完善，难以大规模落地 巡检机器人 发展起步晚 主要用于变电站、配电站、石化区、辐射区、港口、机房、工业园区等场景 “AI+机器视觉”可解决传统巡检的低效率、高成本 的痛点 图：中国工业、物流、公共服务、巡检机器人市场综述 英特尔助力机器人产业 ——实战 2.1工业机器人 2.2物流机器人 2.3服务机器人 2.4巡检机器人 0210 2.1以机器视觉为眼，英特尔让工业机器人的路越走越宽 工业机器人是指自动控制的、可重复编程的、多用途的操作机，可对三个或三个以上轴进行编程。工业机器人可以是固定式或移动式，是在工业自动化中使用的。多数工业机器人和人的手臂相似，因此被称为“机械臂”。 工业机器人主要分为三大模块：传感模块、控制模块和机械模块。其中传感模块负责感知内部和外部的信息，控制模块控制机器人完成各种活动，机械模块接受控制指令实现各种动作。 市场现状：中国是工业机器人最大消费国，降本增效是用户的主要诉求 2021年，中国制造业增加值规模达31.4万亿元，占GDP比重达27.4%。自2010年以来，中国制造业增加值已连续12年世界第一。受益于制造业的蓬勃发展，中国工业机器人的发展也名列前茅，2014年以来，中国也已连续8年成为全球最大的工业机器人消费国。 对于工业机器人的需求方来讲，使用工业机器人的目的主要就是降本增效，即降低生产成本并提高生产效率（包括生产速度和生产质量）。目前，多数工业机器人跟人工或者传统机械相比已经实现了“更降本”“更增效”