夹缝中的协作机器人拐点已至？丨36氪新风向
机器人终于带来了普通人也会喜大普奔的好消息：不干家务这件事有望在十年内实现。
在戴森5月26日发布的视频中，两款机械臂，一款能收拾盘子、将漂白液移放到桌上，另一款能在3D视觉的辅助下，用吸尘器清洁沙发。戴森还宣布，将投资27.5亿英镑（约合232.70亿人民币）打造“英国最大、最先进的机器人中心”。
另一则消息来自顶流马斯克，其宣布将人形机器人Tesla Bot改名为擎天柱(Optimus)。相比戴森的机械臂用来端盘子、拿漂白剂，擎天柱的手臂更显马斯克的狂人本色——马斯克表示，这双手臂“将达到人类水平”（单只手臂负载5kg）。
两家科技巨头对机器人的重金押注不仅点燃了消费者的热情，更给A股机器人公司打了一剂强心针。6月以来，Wind机器人概念指数累计涨幅超17%，72只成分股中只有4只下跌。
但骨感现实是，特斯拉能不能造出一只「未来人类之手」，跟这些上市公司关系不大。后者的业务多为工业机器人或背后的核心零部件，本质上是工厂中的一个固定工位上，实现机械臂的自动化，和戴森、特斯拉的手臂追求的智能化是不同的课题。
区别两者应该先改个称呼，后者不应该被称为机械臂，而是协作机器人——不仅能承担自动化任务，在应用了力控和AI后，还能感知周边环境，用合适的力去完成目标任务，就像戴森视频中，自主找到盘子的位置，用合适的力度夹起盘子的机械臂一样。一级市场上，以此为主业的标的包括遨博、节卡、艾利特、珞石、大族和非夕。2021年，数家协作机器人公司完成了大额融资，主要轮次都在B轮之后。
当时一个流行的说法是，「要为未来人类投资一只手」。这个绚烂的说法吸引了很多热钱，也引起很大争议——在未来人类出现之前，协作机器人公司急需一个场景来落地，但是与已有半世纪历史的工业机器人相比，无论是填补工业机器人所忽略的市场空白，还是开辟家庭、餐饮等新的C端服务场景，协作机器人都尚未自证。
去年协作机器人相继完成大额融资后，多位投资人对36氪表示，接下来将是考验各家协作机器人公司拿下落地案例，消化高估值的关键阶段。
一年后的今天，戴森和特斯拉让这只手看起来更智能了，多家公司也陆续在近期披露了去年年底就已交割的融资消息，这是否意味着行业又到了一个新赛点？36氪近期调研并采访了多家协作机器人公司及资本，试图在本文中回答几个核心问题：
1、协作机器人是什么？为什么这一细分赛道受到资本热捧？
2、目前国产协作机器人的发展现状如何？
协作机器人的中国机会
从零部件看，协作机器人相对于传统工业机器人并没有本质上的跃升，都是由减速器、伺服系统、控制器三大件组成。
除了减速器，高端电机和控制器均由工业机器人四大家族——日本发那科、安川、瑞士ABB和德国库卡（已被美的全资收购并私有化）牢牢把控，时至今日，四家在国内的合计市占率仍接近40%。
问题来了，协作机器人为何不见四大家族的身影，反而给了创业公司机会？
在此刻的中国制造业，工业机械臂最大的BUG就在于不能与人协同工作。机器人四大家族随着德国、日本汽车工业一同崛起，产品主要做三个标准化动作：搬运上下料、焊接和喷涂，其存在的意义就是让车间内无人化、自动化。不与人协作所以无需考虑安全性，动作简单所以用不上智能化技术。
它们的最核心考核标准和优势在于：极度稳定，保证价值上亿的汽车产线没有卡壳的那一刻。因此，汽车厂很少考虑采购新兴品牌的机械臂。
松禾资本执行董事朱明告诉36氪，“中国企业常用的国产替代和性价比打法很难行得通，即便国产机器人低于进口品牌十多万，也难以受到头部汽车品牌青睐。”就像库卡、ABB绑定德系汽车厂一样，日系汽车厂同样只采购发那科、安川、川崎等日本厂商的机器人，当这些外资汽车品牌到中国建厂时，通常也一并将惯用的机器人也带入国内。
但在商业世界，很多时候壁垒和软肋是一体两面。
只顾着把高速度、高精度性能指标拉满的四大家族，数十年来极少在安全性、协作性、易用性上花心思，因为在汽车产线中，人和机器是完全隔离开的。于是当中国的3C电子、半导体、锂电等新兴产业崛起时，壁垒出现了裂缝。2020年，3C电子、锂电、光伏领域已经占到国内工业机器人下游应用的38%。而立德智库数据显示，2021年协作机器人全球销量为4.65万台，中国市场占到了1.65万台。
这些产业对自动化的需求发生了质的变化——对电子厂、半导体和锂电车间这些近年才开始采用机器人的场景来说，工厂已经建设成型，不可能像汽车厂那样为工业机器人腾出一大块位置、统一规划产线。所以机械臂要能够迅速且灵活部署到各个车间中，并且，这些工厂属于人力密集型产业，仍然需要机械臂可以安全智能地配合人员工作。
因此，以更低的软硬件成本，可以感知并接触到周围的环境后并做出决策，执行目标动作是协作机器人与工业机械臂最核心的区别。因为能感知人的存在，前者得以与人类共同工作，而不会像机械臂一样有造成工伤的风险。由此，协作机器人走出了物理围栏。
那么，协作机器人是如何保证安全的？行业内目前分为两种方法。
第一种是在碰撞前模拟出“电子围栏”，用力觉、视觉传感器来判断机器人与障碍物之间的相对位置，当相对位置小于安全距离时，采取适当的控制措施防止碰撞发生。
第二种是在碰撞后降低碰撞的冲击力，防止对人造成二次伤害。除了用前述的传感器检测，还有创业公司选择用更轻的材料或者增加弹性材料来实现。比如深圳越疆科技就给机械臂包裹了一层含有温度、压力传感器的电子皮肤，可以检测到人接近的同时还能起到缓冲作用。
不过，走入人机共融的环境只是第一步的基础，协作机器人相对更小更轻，易于部署（提供更多样的编程方式），在开放了内部接口后更容易适配各种各样的硬件传感器，以实现协作机器人的第二个阶段“智能化”——感知周围的环境，实时调整动作。就如珞石机器人CTO韩峰涛所说的，“协作机器人不仅能替代人工，还能比人的动作更精确、更标准。”
2011年，富士康郭台铭曾表示要在三年内布置100万台机械臂，但很快不了了之。韩峰涛曾撰文分析道：“因为3C电子制造最主要的流程是零件装配，机械臂需要和工件进行实际的物理接触，这就要求机械臂要感知到力的大小。”彼时的工业机械臂并不具备这样的技术基础。
受益于近年来发展迅猛的3D视觉和力觉技术，3D视觉所建立的三维信息可以反映物体和环境的状态，实现接近人类的感知模式。协作机器人内部安装力矩传感器，可以实现类似真人手臂的真实操作。
新希望六和董事长刘畅在过去两年，连续主导投资了三家机器人公司，思灵、非夕和珞石。出手的关键逻辑就在于，智能机器人和协作机器人有可能解决农牧业场景中的非标动作，实现一个养殖加工环节的标准化，进而提升管理的标准化。对于拥有全产业链的新希望集团而言，任何一个环节标准化后的提效价值都会被放大。
例如，以往养猪场虽然有成熟的车载机器人，轨道机器人等，但仍然局限于负责图像识别和信息传输等功能，类似用可移动的24小时智能摄像头，来鉴别猪场异常情况。
据了解，目前新希望正在让几家公司在畜牧加工全产业链场景中分别探索一部分的自动化任务，并在新希望投资集团下成立新希望智能设备制造公司，不仅投资，更与这些机器人公司成立合资公司，专门聚焦农牧产业场景下的智能解决方案。例如新希望与思灵机器人正在探索用机器人完全接管猪舍内的管理，“养殖是一个生命培育的过程，从母猪发情、受精，怀孕，小猪出生，育肥，期间需要防止猪生病，要给它打疫苗，这个过程很复杂。"
就拿给猪打疫苗这一动作来说，新希望投资集团副总裁刘栩对36氪表示，“生猪是一个有机活物，每只猪的重量大小都不一样，不可能像工业机器人那样所面对的产品都是标准化的。未来用机器人打针，首先必须基于视觉，判断具体接种的位置，再基于力觉，在末端控制打针的力度，同时结合猪只体温判断猪的健康状态，以在最合适的时机完成接种。"
通用和定制的交叉路口
在B端行业，通用和垂直向来难以平衡，这一行业难题也将协作机器人公司大致可以分为两类，也是过去一年各方竞争的焦点。
一类是研究协作机器人出身的通用型公司，例如孵化自上海交通大学的节卡科技，北京航空航天大学教授创办的遨博智能，及系出北航机器人研究所的艾利特，另一类则是更重行业需求的垂直型公司，如珞石科技、镁伽科技。
先看第一类公司，因为通用型协作机器人公司创立时间更早，最先开启在3C电子、汽车零部件、食品纺织等新场景应用或进口替代，所以市占率较高，遨博、节卡分列国产品牌的第一和第二，2020年共占据43%的市场。
通用型的特点更侧重协作机器人产品本身，试图将协作机器人“原教旨”特点发挥极致，注重工业场景和非工业场景的跨界应用，可以按照客户需求在各种应用场景中执行各种任务。核心竞争力就在于足够便宜、简单易用。
具体而言，协作机器人一般要采用特殊的结构设计以及限制运行速度、电机功率和关节力矩等多种安全措施结合的方式，以保证与人交互的安全性。不同品牌的安全策略各有不同，选择何种方式取决于下游客户对安全或效率的偏好。
如节卡、UR、遨博等通用型机器人公司就不加装传感器，而是通过感知电机电流变化的方法实现力反馈，极大降低了产品的生产成本，进而在行业早期阶段获得了巨大的竞争优势。据了解，遨博智能2021年的营收已达3.5亿元，仅在工业场景的整体出货量达到了8000台，主要分布在汽车电子。
国内协作机器人2020年市场格局，图源：德邦证券
在解决安全问题的基础上，从固定工位中释放出来的协作机器人才能发挥出易用性和灵活性。易用性方面，主流协作机器人基本都做到了拖动示教，即在机械臂末端增加一个六维力传感器（可以创建、测量、记录信号，并将其用作人机交互中的反馈信号），让机械臂能够实时感应末端受力情况，复现具体工艺的动作流程。
灵活性则是协作机器人向通用型产品迈进的关键，因为协作机器人整体重量较轻，低代码的图形化编程较为简单且可以拖动示教。受益于这些属性，协作机器人在非工业场景中也找到了不少市场。2022年2月，遨博与秀域集团共同签署了按摩理疗机器人采购协议，三年内将交付一万台机器人。有业内人士对36氪表示，“一万台会是竞争的分水岭，因为这相当考验公司的供应链量产能力。”
另一类垂直型公司则选择吃透某一行业需求，做软硬件的定制化研发，只需开发少量专用型产品。例如提供完整的工艺包，为一整条工段做完整的自动化方案。
以定位柔性协作机器人的珞石科技为例，珞石已有四个主要的应用行业。按照CTO韩峰涛的理解，汽车零部件、3C电子都属于替代进口品牌的范畴，而其瞄准阳江刀具产业所推出的刀具机器人解决方案就属于增量市场的创新级应用。
一般来说一把半成型的刀具，还需要经过有经验的老师傅打磨、抛光、开刃等精细工序才能出厂。为了了解刀具的生产流程，珞石专门派驻团队到阳江跟着老师傅从头开始学习开刃，将磨刀工艺写进机器人程序中。
同时，因为每把剪刀规格不同，需要对适配不同品牌、不同型号的需求，所以珞石不仅在末端加装了六维力传感器，也在机械臂各个关节上安装了视觉和力觉传感器，以便机器人可以看到每把刀具的区别并控制磨刀的力道。在磨刀场景的算法积累和软硬件解决方案就是相对难以复制的技术壁垒，目前珞石已经覆盖了刀具行业Top10客户，头部品牌有如张小泉、十八子、美珑美利。
类似的策略也被镁伽科技所采用，并且后者做得更加彻底。严格来说，镁伽已经是一家非典型的协作机器人公司，几乎所有的协作机械臂都选择了外购，1000多名员工中有近100名医学科学家。在4月完成新一轮3亿美元融资后，镁伽估值和珞石相当，均为50亿元上下。
镁伽的关键发展节点在2019年，彼时首席科学家王承志博士加盟，将镁伽原有的自动化平台和其搭建的生物团队结合成立了鲲鹏实验室，拥有细胞实验、分子实验、病原检测等多个全自动平台，不再单纯提供一个机械臂产品，而是全面all in生命科学，提供行业级应用。
在实验室环境中，重要的不是协作机器人的协作属性，而是机器人要应对各类型的生化反应，在保证精度、节拍之外，还要能够耐受高腐蚀性气体、耐受UV照射灭菌等等。例如，不同批次实验的提取量不一样，需要机器人根据不同的液体做出相应的判断。在具体操作中，镁伽机器人要先利用传感器检测液体情况，再按照所积累的行业数据基于算法推出液体的自动挥发量。
疫情爆发后，生命科学领域受到投资机构重视，而镁伽也率先在业内推出了全自动核酸检测系统，日单管检测量可达11000+，是协作机器人行业内唯一一家能实现检测样本进、结果出的企业。其鲲鹏实验室甚至也可以对外提供实验服务。
可以看到，协作机器人的技术原理本身在垂直型公司身上不再是形成竞争壁垒的决定性因素，而是对场景的理解和经验的积累。
深知行业痛点的产业资本也已对这类协作机器人抛去了橄榄枝。如医疗设备公司药明康德投资镁伽，富士康子公司工业富联投资重力控技术的思灵机器人，前述的新希望投资等等。
行业巨头阴影下的市场迷雾
不可否认，即便从优傲机器人推出的第一款协作机器人UR5算起，发展13年的协作机器人仍然还没有长成一个规模足够庞大的产业。
粗略对比其他行业的产值，2021年中国汽车的出货量达到了2627.5万辆，智能手机的出货量达到了13.5亿台。2021年国内工业机器人的总出货量为26.6万台，协作机器人去年全年的销量仅为1.65万台。优傲机器人发展至今的全球总装机量为5万余台，2021年总营收为3.11亿美元。
所以，从数据和实际应用来看，协作机器人还远远没有达到一个通用型智能产品的程度。核心在于协作机器人能做的事情虽然似乎很多，但却无法打透一个场景。
相比风头更盛的移动机器人，他们只要在电商仓储、工厂物流等场景下，把移动这一件事做到极致，而协作机器人公司则必须为不同的场景给出不同的设计方案，缺乏一个刚需场景撑起足够庞大的市场规模。
另一方面，虽然相比工业机器人，协作机器人把力控技术、安全性能做得很好，但随之升高的是硬件成本，不少中小工厂反而不需要这么好的性能，甚至要极度削减智能化硬件，只需完成单一工序的简单动作。这意味着四大家族的小型工业机器人也能满足需求。
从2021年以来的资本流向就可以看出机构更青睐于偏向A轮之后、相对成熟的公司，因为后者才拥有成型的产品去适应行业需求。因此在融资热褪去后，多家协作机器人公司对36氪表示，将会越来越转向付费能力更强、利润更高的工业客户，找寻商业化的突破口。
作为行业发展风向标的优傲机器人在上个月也推出了20KG负载的产品UR20，这个负载基本达到了四大家族旗下的轻量级工业机器人同等水平，优傲也将此次的新品定义为“工业协作机器人”。
一位业内人士对此撰文表示，优傲16e（16kg负载 900mm臂长）在实际工业搬运场景中十分受限，比如搬运15kg的箱子，边长就可能达到或超过600mm。由于臂长太短，机器人运动范围就会受限，不然箱子会跟本体碰撞，另外也无法完成一个完整的码垛。所以20kg负载，1750mm臂长的UR20才应运而生。
伴随竞争加剧，未来协作机器人和传统工业机器人的界限会越来越模糊。
前者的负载会越来越大、精度速度性能越来越高，而后者的工业机器人会设计得越来越安全，并且开始重视协作机器人的特性。四大家族之一日本发那科就计划在2022年底之前，将其协作机器人最新机型的产能增加至2021年底的3倍以上，这意味着机器人巨头的入场也将急剧增加市场竞争的激烈程度。
2021年行业内卷起的一个小热潮是，将协作机械臂安装到自主移动的底盘上，让机器人真正拥有了智能的“手”和“腿”，也就是复合机器人。复合移动人主要面向半导体、智能巡检、3C电子和生物医药等工业场景。据《2021-2022年中国移动机器人（AGV/AMR)产业发展报告》数据显示，2021年中国复合移动机器人出货量超过900台，同比增长超过60%。
但是，一台复合机器人的价格仍然过于昂贵，销售价格大约30-60万/台，在B端市场仍然面临成本和效率的行业难题——究竟是每个工位都安装一台机械臂，还是用一台复合机器人去负责不同工位的任务，两种方案的成本测算仍然取决于客户需求，而不是说一台复合机器人就能规模化复制，解决所有问题。
2016年，是协作机器人的元年，因为彼时国际标准化组织（ISO）发布了TS 15066协作机器人设计标准，各家公司的标准化生产随之步入正轨，市场销售才开始真正起量。
时隔六年，协作机器人行业再次走到了发展的关键节点，这一次，单纯的标准已不能引起行业的质变，接下来比拼的将是哪家公司的产品或商业模式，能最先完成大规模的市场交付，跨越商业化落地的“生死线”。
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