01 開局:落后二十年,從無到有 1、從零起步 1959年,美國(guó)Unimation公司推出世界第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人,當(dāng)時(shí)的功能還十分簡(jiǎn)單,只能用于定點(diǎn)搬運(yùn)東西。不過,這并不影響工業(yè)機(jī)器人概念迅速席卷日韓、歐洲多國(guó)。
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1967年,日本從美國(guó)引進(jìn)第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人,開啟自主研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化之路。在那之后的二十年,日本的工業(yè)機(jī)器人出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng),并孕育了工業(yè)機(jī)器人“四大家族”的兩巨頭:發(fā)那科和安川電機(jī)。
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德國(guó)庫卡在1973年研發(fā)出世界上第一臺(tái)采用機(jī)電六軸驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人——FAMULUS。次年,日本ABB研發(fā)了全球第一臺(tái)全電控式工業(yè)機(jī)器人——IRB6。緊隨其后的安川電機(jī)也在1977年開發(fā)出日本第一臺(tái)全電動(dòng)的工業(yè)用機(jī)器人——莫托曼1號(hào)。 ) l* C& b3 w& l2 _
但在我國(guó),工業(yè)機(jī)器人尚屬新生物種。
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圖1:工業(yè)機(jī)器人四大家族:發(fā)那科、ABB、庫卡、安川電機(jī),資料來源:百度
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那么我國(guó)第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人是誕生在什么時(shí)候?答案是1982年。這一年,中科院沈陽自動(dòng)化所研制出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人,拉開了中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的序幕。
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也就是說,中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人起步整整晚了二十年。而彼時(shí),海外發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)機(jī)器人正在快速升級(jí),并逐漸成為一種常見機(jī)械設(shè)備被制造業(yè)廣泛使用。 : ~1 {! A) C" Y1 L5 `+ w
2、進(jìn)入十年摸索期 在研制國(guó)內(nèi)第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的過程中,時(shí)任沈陽自動(dòng)化所所長(zhǎng)的蔣新松主持制定了《中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所1981-1990十年科研發(fā)展規(guī)劃》。但是國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的起步期并不順利。 ) w: J+ u' A- l) K1 Q/ f2 w
十年下來,國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人沒有出現(xiàn)厚積薄發(fā)的一幕,仍然局限在產(chǎn)業(yè)化摸索和科研階段。 # y/ r# w) W8 D. r) H# w
歸根結(jié)底,在上世紀(jì)八十年代,中國(guó)的制造業(yè)基礎(chǔ)還非常薄弱,比如汽車制造業(yè)、電子電器等工業(yè)機(jī)器人最常見的應(yīng)用領(lǐng)域仍然是星星點(diǎn)點(diǎn)。相比之下,歐美、日韓等國(guó)的汽車、電子等行業(yè)已經(jīng)十分發(fā)達(dá)。 % J4 j+ n+ H5 r f* {/ m
從人才角度,工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、傳感器等跨多學(xué)科技術(shù)的高技術(shù)壁壘行業(yè),需要大批專業(yè)人才。而當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)高端人才供給嚴(yán)重不足,難以滿足工業(yè)機(jī)器人的科研需求,甚至連進(jìn)口設(shè)備的調(diào)試、維修也受制于人。
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由于產(chǎn)業(yè)化條件的限制,也沒有實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用的基礎(chǔ),國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人研究難以取得實(shí)質(zhì)性突破。在1993年末,全世界的工業(yè)機(jī)器人約有61萬臺(tái),其中日本占60%,歐洲占17%,美國(guó)占8%,而中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)排不上號(hào)。
" Y: ?& _, Q' ^8 W: Y7 G 02 出擊:以日德為師,尋求突破
. m2 m! L. @; z4 R1、順勢(shì)而為,從低端領(lǐng)域開始 進(jìn)入21世紀(jì),中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入高速軌道,制造業(yè)迎來黃金時(shí)期,工業(yè)機(jī)器人在國(guó)內(nèi)得到廣泛關(guān)注。2006年2月,國(guó)務(wù)院發(fā)布《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》,首次將機(jī)器人列入長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃。 * S: [ o. |) X( G O
國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)如雨后春筍般誕生。同時(shí),中國(guó)作為制造大國(guó)和人口大國(guó),巨大發(fā)展?jié)摿o時(shí)無刻不在吸引海外工業(yè)機(jī)器人巨頭。以四大家族為代表的海外品牌相繼進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng),很快便憑借技術(shù)和規(guī)模優(yōu)勢(shì)獨(dú)占鰲頭。
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由于起步晚,國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)無法直面海外巨頭的競(jìng)爭(zhēng),施展拳腳的空間也非常有限,只能從低端市場(chǎng)謀求突破。雖然國(guó)內(nèi)相繼研制出了點(diǎn)焊、噴漆、切割、搬運(yùn)等用途的工業(yè)機(jī)器人。但是受限于技術(shù)水平和研發(fā)能力,這個(gè)階段國(guó)內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人主要目標(biāo)是為了滿足低端應(yīng)用需求。低價(jià)、高性價(jià)比成為國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的標(biāo)簽。 , G0 _8 R6 s' o6 Y5 L
圖2:2008年海外品牌主導(dǎo)國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng),資料來源:CRR,國(guó)金證券 , d/ E0 v" k$ @2 j+ n, o& a
2、“新勢(shì)力”與“老霸主”的正面較量 工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈上中下游分別為零部件、機(jī)器人本體和集成系統(tǒng)。其中控制器、伺服電機(jī)、減速器等關(guān)鍵部件的核心技術(shù)都被國(guó)外企業(yè)把持著,以控制器為例,海外巨頭長(zhǎng)期控制著國(guó)內(nèi)超過80%的市場(chǎng)份額。 3 D5 I, Y! i5 u; B
更艱難的是,工業(yè)機(jī)器人“四大家族”長(zhǎng)時(shí)間占據(jù)國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)70%以上的市場(chǎng)份額,并且?guī)缀鯄艛嗔似嚭附拥雀叨藨?yīng)用領(lǐng)域。 % M/ i5 T3 N: m/ P$ r8 _0 Z
由于核心技術(shù)的缺失,國(guó)內(nèi)很多企業(yè)只能集中在下游集成端,承擔(dān)系統(tǒng)二次開發(fā)、定制部件和售后服務(wù)等附加值低的工作。也就是說,國(guó)內(nèi)企業(yè)只能發(fā)揮“組裝”優(yōu)勢(shì),將已接近成品的各部分模塊組合到一起。
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圖3:工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈,資料來源:華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,招商證券
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相比進(jìn)口工業(yè)機(jī)器人,沒有自身核心技術(shù)的國(guó)產(chǎn)組裝產(chǎn)品自然而然成為市場(chǎng)的詬病對(duì)象。 $ J# O* g# j+ Q. w, o0 K
但是,組裝并不是意味著妥協(xié),中國(guó)工業(yè)機(jī)器人落后國(guó)外20年的差距,成為無數(shù)企業(yè)的追趕動(dòng)力——大量年輕企業(yè)前赴后繼地加入國(guó)產(chǎn)化突圍戰(zhàn)隊(duì),挑戰(zhàn)海外老牌企業(yè)。 5 ?' W5 x4 M$ ~; y* u( t
在模仿和組裝的過程中,國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)水平不斷向國(guó)外一流水平靠攏。隨著技術(shù)突破,國(guó)內(nèi)企業(yè)一次次地在關(guān)鍵零部件打破海外壟斷。根據(jù)MIR數(shù)據(jù),從2017-2021年,中國(guó)工業(yè)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)化率由24.2%提升至32.8%,并且還在不斷提升。 " ?9 g( A6 q0 W' g: d, ]
與此同時(shí),國(guó)內(nèi)企業(yè)開始從低端市場(chǎng)殺向中高端市場(chǎng),已經(jīng)出現(xiàn)埃斯頓、匯川技術(shù)、綠的諧波等一批領(lǐng)軍企業(yè)。他們?cè)诤诵牧悴考邆淞撕蛧?guó)外品牌硬碰硬的底氣,同時(shí)在價(jià)格和售后等方面具備明顯優(yōu)勢(shì)。比如埃斯頓和匯川技術(shù)的市場(chǎng)份額從2019年的2%提升至2022年的5%左右。
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面對(duì)“四大家族”和海外二線品牌的夾擊之勢(shì),中國(guó)企業(yè)正在用自主創(chuàng)新予以回?fù)簟S绕涫前K诡D、匯川技術(shù)、綠的諧波等頭部企業(yè)釋放的“頭雁”效應(yīng),讓國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人保持著持續(xù)穩(wěn)定的創(chuàng)新節(jié)奏。 ( X# |: r! x: A. v* Q5 l
圖4:國(guó)內(nèi)頭部企業(yè)開始嶄露頭角,資料來源:MIR,申萬宏源 0 r$ w8 p3 x7 C' V
3、三駕馬車共同出力 復(fù)盤日本、德國(guó)工業(yè)機(jī)器人巨頭的成功發(fā)展路徑,其實(shí)是在科研投入、人才培養(yǎng)、產(chǎn)業(yè)配套和政策支持等多方面促進(jìn)下成長(zhǎng)的。也就是說,從技術(shù)到市場(chǎng)、從人才到資本,工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)并不是單一要素的較量。
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作為后來者,國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人如何追趕?人工替代需求、智能制造升級(jí)、國(guó)家政策成為拉動(dòng)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器產(chǎn)業(yè)不斷前行的三駕馬車。
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2010年前后,人工成本急劇上升的大背景下,中國(guó)作為世界工廠的成本優(yōu)勢(shì)將不復(fù)以往,同時(shí)人口紅利逐步消失加劇了工業(yè)機(jī)器人替換人工的迫切需求。在汽車制造、電子裝配、倉儲(chǔ)物流以及家裝建材等行業(yè),工業(yè)型機(jī)器人替代人工的需求更為強(qiáng)烈。
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再談智能制造,更是離不開工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ),也是未來實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化的有力保障。可以說,弧焊機(jī)器人、焊接機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人等已經(jīng)成為工廠的標(biāo)配。 / y. {( c2 D) S; `* s* _0 N
最后,政策導(dǎo)向工業(yè)機(jī)器人的趨向也愈加明顯。2016年,機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展被寫入“十三五”規(guī)劃,中央及地方密集出臺(tái)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的支持政策,從鼓勵(lì)突破核心技術(shù)壁壘角度出發(fā),寄期提高國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人在國(guó)際市場(chǎng)的占有率與話語權(quán)。
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2021年,工信部等15部門聯(lián)合印發(fā)《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,明確提出到2025年,我國(guó)成為全球機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新策源地、高端制造集聚地和集成應(yīng)用新高地,機(jī)器人產(chǎn)業(yè)營(yíng)業(yè)收入年均增長(zhǎng)超過20%,制造業(yè)機(jī)器人密度實(shí)現(xiàn)翻番。 " n7 _3 d, q* g, g
為了給工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)輸送更多高端人才,自從2015年教育部首次東南大學(xué)成立首個(gè)“機(jī)器人工程”本科專業(yè)以來,發(fā)展到今天已有超過300所本科院校開設(shè)機(jī)器人相關(guān)專業(yè)。
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在供需兩端的雙重促進(jìn)下,國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的銷量快速增長(zhǎng)。根據(jù)IFR數(shù)據(jù),從2012到2021年,中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的銷量從2.3萬臺(tái)增長(zhǎng)至26.8萬臺(tái),10年增長(zhǎng)超過10倍。 0 P9 L, X' u ?
圖5:全球和中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷售量(萬臺(tái)),資料來源:IFR,中信證券 4 l: b! y# u( _5 h8 ?
4、走出國(guó)門,融合海外一流技術(shù) 國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人成長(zhǎng)的另一典型路徑是積極融合海外一流技術(shù)。實(shí)際上,這也一直貫穿國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展始末。 , r5 H! P( s8 K' F
早在1985年,沈陽自動(dòng)化所就引進(jìn)美國(guó)有纜中型觀察用水下機(jī)器人生產(chǎn)技術(shù),在消化、吸收的基礎(chǔ)上研制出具有水下作業(yè)功能的有纜遙控中型水下機(jī)器人RICON-IV-300-SIA。 ' O- f, W0 v+ {- n0 u
在1991年,為實(shí)現(xiàn)潛深6000米的目標(biāo),沈陽自動(dòng)化所與俄羅斯遠(yuǎn)東海洋技術(shù)問題研究所合作開發(fā)CR-01型水下機(jī)器人。最終,耗時(shí)僅用3年、不到2000萬元人民幣,沈陽自動(dòng)化所就研制出國(guó)外用10年、3000萬美元才能完成的深海潛水器。 1 F4 f9 x* k- }3 M8 h
除此之外,類似的成功案例在民營(yíng)企業(yè)中不在少數(shù)。他們的啟發(fā)效應(yīng)為行業(yè)發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)。 1 A! R: m& f/ J) Q& Q
比如埃斯頓在2019年收購焊接機(jī)器人百年品牌德國(guó)Cloos之后,成為焊接機(jī)器人領(lǐng)域的頭部企業(yè)。通過吸收Cloos的技術(shù),埃斯頓順利推出三檔焊接機(jī)器人,獲得1+1>2的效應(yīng)。
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再比如美的集團(tuán)收購德國(guó)庫卡的案例。從2016年年初開始,美的開始向庫卡發(fā)起收購要約,并在2017年最終完成收購。如今庫卡已經(jīng)全面屬于美的,美的正在快速消化吸收庫卡的技術(shù),加速實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代,有望促進(jìn)中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人制造技術(shù)再上一個(gè)臺(tái)階。
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從2014年以來,我國(guó)已連續(xù)9年成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)國(guó),工業(yè)機(jī)器人的身影遍布各行各業(yè)。但相比歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家,國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人使用密度仍然較低,仍有長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展空間。 # }8 r3 m: s; R3 f$ w M
根據(jù)申萬宏源的市場(chǎng)測(cè)算,預(yù)計(jì)2026年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人出貨量分別約為60.6萬臺(tái),市場(chǎng)規(guī)模約1212億元。
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圖6:2026年工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算,資料來源:IFR,申萬宏源 2 V5 B. Z# p" r4 X$ }5 G
03 沖刺:技術(shù)還是商業(yè)?% f- d4 O; f x6 A3 h: C
四十年不懈追趕,中國(guó)已經(jīng)成為全球第三個(gè)具備工業(yè)機(jī)器人完整產(chǎn)業(yè)鏈的國(guó)家,從核心零部件到機(jī)器人本體,再到系統(tǒng)集成,都有不少杰出的企業(yè)代表。可以說,我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已從當(dāng)年仰慕海外品牌蛻變到現(xiàn)在自強(qiáng)自信的“不惑”階段。
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從競(jìng)爭(zhēng)格局來看,我國(guó)工業(yè)機(jī)器人大片市場(chǎng)仍被外資品牌占據(jù),從數(shù)據(jù)上看,2021年,工業(yè)機(jī)器人“四大家族”共占據(jù)41.5%市場(chǎng)。 & Y0 f% y8 g0 A5 b: R
相信有人會(huì)感嘆,這么多年過去了,為什么外資品牌還在牌桌上面?國(guó)內(nèi)一些領(lǐng)域的機(jī)器人已經(jīng)做到完全國(guó)產(chǎn)化,早已可以“上天入海”,比如“潛龍”系列深海自主水下機(jī)器人和“嫦娥三號(hào)”月球車。國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人何時(shí)到達(dá)沖刺階段?
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國(guó)外的工業(yè)化起步早,工業(yè)機(jī)器人有產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ),具備長(zhǎng)期先發(fā)優(yōu)勢(shì)和深厚技術(shù)沉淀。畢竟工業(yè)機(jī)器人“四大家族”已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)深耕數(shù)十年。
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工業(yè)機(jī)器人是典型B2B的行業(yè),穩(wěn)定可靠性是關(guān)鍵指標(biāo),需要經(jīng)過長(zhǎng)期的驗(yàn)證才能逐步獲得市場(chǎng)和客戶的認(rèn)可。 ( y* b6 m+ M: S/ g* @: |2 D
講完技術(shù),成本也同樣重要。科考項(xiàng)目可以不用太考慮成本,但對(duì)于工業(yè)化的產(chǎn)品,一旦工業(yè)機(jī)器人成本過高,企業(yè)的設(shè)備攤銷成本就高得嚇人,替代人工的價(jià)值被大打折扣。所以,國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人亟需國(guó)產(chǎn)化突破,并且是規(guī)模化量產(chǎn)的突破,才能在接下來的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。
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更關(guān)鍵的,工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)升級(jí)和良好的商業(yè)環(huán)境是相輔相成的。
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工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛,但是汽車及汽車零部件行業(yè)占據(jù)40%以上的工業(yè)機(jī)器人需求。換句話說,工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展與汽車行業(yè)休戚相關(guān)。
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海外工業(yè)機(jī)器人巨頭與日本和歐洲的汽車整車廠早已形成長(zhǎng)期合作關(guān)系,并相互成就。以日本為例,作為汽車制造大國(guó),早在2008年,豐田汽車的工業(yè)機(jī)器人普及率達(dá)到了85%。在美國(guó)汽車行業(yè)的鼎盛時(shí)期,有超過60%的工業(yè)機(jī)器人是用于汽車制造。
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圖7:2008年新安裝的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域分布,資料來源:IFR,國(guó)金證券
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言歸正傳,我們需要正視當(dāng)前所面臨的短板與技術(shù)差距。同時(shí),我們更想強(qiáng)調(diào)一下,國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的趕超之路不能操之過急,前景是可期的。 % r0 o$ Q1 h5 e5 R. k
一方面,國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)制造業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)越來越多領(lǐng)軍企業(yè);另一方面,我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展釋放了國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的大量需求,工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍正在不斷延伸到光伏、鋰電、風(fēng)電等新興制造業(yè)。一句話形容就是,國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的商業(yè)環(huán)境越來適宜。 8 K! G! U0 N3 y4 M7 x1 _5 m- y
從技術(shù)上看,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)在人工智能、3D視覺、圖像識(shí)別等前沿技術(shù)領(lǐng)域的布局,勢(shì)必成為我國(guó)工業(yè)機(jī)器人智能化發(fā)展的有力支撐。面向智能工業(yè)機(jī)器人的新時(shí)代,中國(guó)隊(duì)已經(jīng)率先拿到了入場(chǎng)券。
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從零起步到以日德為師,再到現(xiàn)在越來越多的企業(yè)實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代,未來工業(yè)機(jī)器人的世界格局有望被重塑。中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的精彩篇章正在書寫。 ( ^) W! w4 Q4 \0 }8 }8 h
未來,技術(shù)底蘊(yùn)深厚、產(chǎn)業(yè)鏈布局完善的頭部企業(yè),能夠繼續(xù)搶占外資品牌的份額,持續(xù)壯大。同時(shí),在我國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的進(jìn)程中,他們還將承擔(dān)更多歷史任務(wù)。 & s6 S% S/ b6 n
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