編譯｜硅兔賽跑 Amelie Xuushan

編輯｜伊凡

關(guān)于具身智能商業(yè)化的爭議甚囂塵上。

近日，金沙江創(chuàng)投管理合伙人朱嘯虎在接受媒體采訪時表示，金沙江天使基金在過去幾年投過一些早期的具身智能項目，最近幾個月都在退出，對于具身智能項目的質(zhì)疑，核心在于其商業(yè)化路徑不清。

但拋開具身智能商業(yè)化本身的爭議不談，中國在機器人產(chǎn)業(yè)鏈上的主導(dǎo)地位一直位于世界前列。全球機器人相關(guān)的企業(yè)，只要涉及到硬件的制造，珠三角是他們必拜的“碼頭”——這里有最全的供應(yīng)鏈、最具成本優(yōu)勢的制造以及更快的迭代速度。而中美在機器人上的側(cè)重，也說明了這一優(yōu)勢。曾經(jīng)一位資深業(yè)內(nèi)人士就表示，中國的機器人，可以通過硬件的優(yōu)勢實現(xiàn)快速迭代，而美國更多側(cè)重于訓(xùn)練機器人模型上面。

這篇SemiAnalysis的報告，從機器人技術(shù)的誕生、機器人關(guān)鍵環(huán)節(jié)、全球機器人市場的情況、不同國家在機器人各環(huán)節(jié)上的優(yōu)勢，以及大疆是如何在無人機領(lǐng)域戰(zhàn)勝GoPro等故事，論證中國在機器人硬件產(chǎn)業(yè)鏈上的競爭力。

報告還多次提到美國在機器人產(chǎn)業(yè)上落后的原因：對供應(yīng)鏈問題視而不見；制造業(yè)長期外流；政策不穩(wěn)定；市場并未正確看到機器人市場的行業(yè)潛力等等。

我們或許能從西方視角重新看待中國在機器人市場的領(lǐng)先地位，并挖掘到全球市場的潛在增長空間。

硅兔君在不影響原文的情況下，對SemiAnalysis報告進行重新編譯和刪改，以下均為SemiAnalysis觀點，不代表硅兔君立場，enjoy～

機器人技術(shù)目前正在經(jīng)歷一場革命，所有制造業(yè)和關(guān)鍵行業(yè)都將實現(xiàn)全面自動化。

智能機器人將是有史以來第一個能夠創(chuàng)造7*24小時全天候勞動力，其生產(chǎn)力遠高于任何人類。這也將推動生產(chǎn)能力大規(guī)模擴張，目如果美國不跟進，那么生產(chǎn)力擴張將只屬于中國。

中國是世界上具有競爭力的經(jīng)濟體之一，也是擅長大批量制造的國家之一，同時中國的工程質(zhì)量已在電池、太陽能、電動汽車等幾個關(guān)鍵行業(yè)中達到領(lǐng)先水平。憑借這些規(guī)模經(jīng)濟，中國能夠在東南亞、拉丁美洲等大型發(fā)展中國家提供服務(wù)，從而擴大其優(yōu)勢和影響力。

自動化將生產(chǎn)更多的機器人，隨著每個零部件的生產(chǎn)、生產(chǎn)成本將不斷下降、生產(chǎn)質(zhì)量將提高，進而加強它們的生產(chǎn)速度，這將無限循環(huán)。隨著質(zhì)量提高，其他國家將很難與之競爭。

韓國和日本的出生率危機正在扼殺它們的制造能力，美國則專注于在其他市場采購廉價的海外產(chǎn)品。

來源：SemiAnalysis，IFR.org

中國機器人本土化工作正在順利推進。本土企業(yè)正在占領(lǐng)全球最大的機器人市場，市場份額接近50%，而2020年僅為30%。雖然中國制造商目前在低端市場與西方巨頭不相上下，但中國本土企業(yè)正開始占領(lǐng)高端市場，宇樹機器人的崛起就是這種轉(zhuǎn)變的典型例子。另一方面，中國機器人的部署也在不斷提高，如今中國每年新增機器人的裝機量已經(jīng)超過其他四大巨頭所在國家的總和。中國機器人的密度，也在2023年之后，超過了除了韓國之外的其他國家。

來源：SemiAnalysis，IFR.org

來源：SemiAnalysis，IFR.org

成本優(yōu)勢是中國機器人產(chǎn)業(yè)得以迅速壯大的重要原因。如今，在美國制造一只相同的機械臂（仿照Universal Robots UR5e 制造）的成本比在中國高出約 2.2 倍。即使這些部件標有“美國制造”的標簽，它們也嚴重依賴中國制造的零件和材料，因為在中國以外，并沒有替代品。

來源：SemiAnalysis

機器人技術(shù)是如何誕生的？

a.機器人技術(shù)的歷史以及當前機器人技術(shù)的誕生

工業(yè)自動化通過機器人技術(shù)已經(jīng)醞釀了幾十年，在這段時間里，一些國家已經(jīng)成為自動化未來的典范，而一些國家已經(jīng)失去了他們此前的優(yōu)勢地位。這些國家如何一步步喪失了其在機器人產(chǎn)業(yè)上的優(yōu)勢地位？新崛起的國家又是如何一步步獲得自身競爭優(yōu)勢，并脫穎而出？

我們先來看看機器人歷史上的傳統(tǒng)國家，機器人領(lǐng)域歷史上一直由四個國家主導(dǎo)：韓國、日本、德國和美國，今天的中國成為了新的重要力量。仔細觀察這四個曾經(jīng)主導(dǎo)機器人領(lǐng)域的國家，可以發(fā)現(xiàn)推動它們成功的因素有一定的相似性。

資料來源：SemiAnalysis，IFR.org

首先，這四個機器人老牌國家都是汽車和電子等重型行業(yè)歷史上的玩家，這些行業(yè)容易通過機器人技術(shù)實現(xiàn)自動化

其次，擁有龐大的工業(yè)集團——如豐田、西門子、三星、艾默生

第三，重視技術(shù)的企業(yè)文化

第四，人口結(jié)構(gòu)以及勞動力成本的壓力

機器人技術(shù)是一個系統(tǒng)工程問題，其最終目標是一臺或多臺機器能夠以與人類相同或更低的成本創(chuàng)造出與人類相同的工作價值。

機器人的硬件系統(tǒng)包含許多相互連接的單個部件，并與軟件層集成，其中軟件層將會與硬件一起移動和規(guī)劃。

將可靠性設(shè)計到一個低成本、高性能和可擴展的系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)一種從未存在過的新型系統(tǒng)。將機械能力與軟件智能融合在一起，讓世界越來越接近完全擴展工業(yè)經(jīng)濟的能力，類似于人類整合感官輸入和認知處理來理解并與世界互動，這是人類對機器人的終極設(shè)想。例如，具身智能就將執(zhí)行相同的操作并自主運行。不過，即便是在大模型發(fā)展之下的今天，具身智能的商業(yè)化也依然存在目前技術(shù)不可逾越的挑戰(zhàn)。

機器人行業(yè)興起了多年，并非是新興的技術(shù)，甚至可以說非常古老，但這個行業(yè)一直充滿痛苦，從制造能力低于標準，到管理產(chǎn)品規(guī)模難以擴大，而且一直存在許多瓶頸：

硬件創(chuàng)新有限，限制了移動性和操控的準確性和效率

軟件/人工智能功能從未實現(xiàn)功能多樣性和實時理解

安裝的前期資本支出過高

系統(tǒng)維護的運營支出過高

這些因素相互交織，使自動化成為一個問題，甚至不是一個針對自動化解決方案。然而，硬件和人工智能模型的突破終于打開了快速發(fā)展的早期階段的閘門，并釋放了通用機器人的潛力。

b.從工業(yè)機器人到協(xié)作機器人

讓我們退后一步，首先了解行業(yè)的現(xiàn)狀。

在過去的幾年中，一些形態(tài)和用途的機器人正在落地并投入使用，然而，在過去幾十年中，最有吸引力實現(xiàn)大規(guī)模自動化的機器人是工業(yè)機器人。

來源：SemiAnalysis

傳統(tǒng)的工業(yè)機器人，如關(guān)節(jié)式機械臂，優(yōu)先考慮速度、精度和有效載荷能力。它們配備高扭矩執(zhí)行器和精細調(diào)諧的高頻控制系統(tǒng)以實現(xiàn)精度，通常用于需要重復(fù)和高吞吐量的重工業(yè)環(huán)境，例如汽車工廠或電子制造。

這些工業(yè)機器人需要被放置在單獨隔離的工作單位中進行工作，原因有兩個：

1.工廠的危險環(huán)境

2.相關(guān)工作對靈活性要求不高

原因是這些機器人無法適應(yīng)以下環(huán)境的變化：環(huán)境中的任何微小偏差都可能破壞它們的過程。例如，在汽車工業(yè)中，點焊金屬面板通常是自動化的。這項任務(wù)需要非常高的精度，以確保面板彼此正確定位，點焊的力度和時間間隔需要保持一致。由于任務(wù)的準確性，定位或時間的任何輕微偏差都可能影響焊接，從而影響車輛的結(jié)構(gòu)完整性。

于是，能夠更好地適應(yīng)工廠的復(fù)雜環(huán)境，協(xié)作機器人被引入使用。與傳統(tǒng)的工業(yè)機器人不同，協(xié)作機器人（cobots）是針對人類居住環(huán)境的解決方案，受現(xiàn)存物理世界復(fù)雜性的影響，在工廠內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)更高水平的自動化。類似于工業(yè)機器人，但略小，它們以更高的安全性，靈活性和可編程性，承擔有效載荷能力，并且可以在必要時輕松地在工廠周圍重新組裝和移動。這些通常是今天某些任務(wù)中被賦予更高水平AI能力的機器人（更高精度的抓取、放置和分類）。

來源：未來自動化

協(xié)作機器人添加了安全硬件用來實現(xiàn)更多功能和適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境：例如力-扭矩傳感器——以了解碰撞；額外的視覺傳感器——以構(gòu)建更全面的視圖、以及更多的板載控制器——以實現(xiàn)冗余，但同時也犧牲了載荷能力和速度。它們可以通過一些用戶友好的界面（通常是平板電腦）進行編程和訓(xùn)練，降低操作門檻。

通常情況下，協(xié)作機器人會被用在需要精細控制的環(huán)節(jié)，而不是需要高負載的工作。例如他們可能會在工廠進行輕量級的材料處理，然后由工業(yè)機器人取走材料并執(zhí)行更重的任務(wù)。協(xié)作機器人還可以作為其他工業(yè)機器的伴侶，如CNC（計算機數(shù)控），在那里它們可以裝載CNC原材料，取回成品零件，甚至執(zhí)行日常支持任務(wù)，如清潔或質(zhì)量檢查。下面是一個機器人手臂與CNC機器交互的例子：

來源: Productive Robotic

協(xié)作機器人在所有工業(yè)機器人安裝中的份額一直在快速上升，因為它們可以實現(xiàn)更高的自動化設(shè)置水平和改進的工廠投資回報，提升效率。

協(xié)作機器人在工業(yè)環(huán)境中具有經(jīng)濟可行性，因為環(huán)境可以被結(jié)構(gòu)化到足以確保機器人在任務(wù)上保持較高的準確性。

目前，全球有超過400萬臺機器人安裝和運行，每年出貨量的90%是標準工業(yè)機器人，10%是協(xié)作機器人。工業(yè)機器人通常用于汽車行業(yè)、食品和消費品包裝以及電子制造。協(xié)作機器人在同一行業(yè)中執(zhí)行更復(fù)雜的任務(wù)，這些任務(wù)需要極高的精度，但需要人類工人的指導(dǎo)和指示。

來源: SemiAnalysis, IFR

盡管自動化的規(guī)模令人印象深刻，但這些機器人主要還是出現(xiàn)在工廠環(huán)境，而非其他環(huán)境，是情有可原的。

對于這些機器人來說，并非所有的制造都很容易，工廠的生產(chǎn)，尤其是定制化小批量生產(chǎn)經(jīng)常伴隨著變化，這使得完全自動化任務(wù)變得困難，而大多數(shù)需要精細運動技能和靈活性的任務(wù)，其對于相關(guān)操作水平的要求，如今難以實現(xiàn)。協(xié)作機器人盡管被認為是解決方案之一，但在實踐中，對于自動化的需要比當前任何機器人都需要提供更多的靈活性和能力。

c.移動機器人的興起

來源：SemiAnalysis

移動機器人是自動化機器人艦隊的最新成員，利用自身的移動性來執(zhí)行運輸任務(wù)，并與其他機器人協(xié)調(diào)，然而它們在移動能力方面都有不同的困難、領(lǐng)域和優(yōu)勢。

自主引導(dǎo)車輛（AGV）是與協(xié)作機器人，大概在同一時間進入移動機器人領(lǐng)域。它們的工作很簡單：將物體（如亞馬遜履行中心內(nèi)的包裹）運輸?shù)搅硪粋€位置。這些機器人仍然像大多數(shù)其他機器人一樣，并不靈活，需要在地板上放置一些引導(dǎo)，以便AGV跟隨。

來源：亞馬遜

移動機械臂，指的是在工廠中，底部帶輪子的機械手，其工作場景中要求地面必須平坦，以便于機器人進行非常嚴格，以及在短距離的導(dǎo)航范圍內(nèi)，從一個站點到另一個站點抓取和移動物體。四足機器人是四條腿的移動機器人，常見于更開放的環(huán)境中，通常是在建筑工地或類似場所檢查各個區(qū)域，但它們?nèi)蕴幱谠椭谱麟A段。

最后，人形機器人能夠與其他機器人處于相同的環(huán)境中，但他們更多將會被用在人類居住生活的環(huán)境中，這些機器人目前正在生產(chǎn)中。

然而，所有這些外形因素仍然只能在封閉且靜態(tài)，以及結(jié)構(gòu)化環(huán)境中發(fā)揮作用。目前，只有AGV被廣泛部署和集成，得益于AI技術(shù)的發(fā)展，移動機械臂、四足機器人和人形機器人，仍處于更復(fù)雜以及更為開放世界領(lǐng)域的早期部署階段。

d.邁向通用機器人技術(shù)

通用機器人技術(shù)是機器人技術(shù)的圣杯：這意味著機器人可以在任何環(huán)境中，完成任何任務(wù)，取代了工業(yè)過程中對人類的需求。

目前在全球范圍內(nèi)大規(guī)模實施的機器人都是功能有限的：環(huán)境必須是預(yù)定義的、任務(wù)必須是靜態(tài)的、任何一個因素的微小變化都可能破壞機器人的整體規(guī)劃和作業(yè)。

目前尚未有解決這些已存在的技術(shù)瓶頸的方法，對于機器人現(xiàn)存唯一可能的改進是小型、迭代和漸進式的發(fā)展。任何試圖為機器人配備超過當前能力和水平的公司都失敗了，這也使許多研究人員和投資者被邊緣化，特別是在西方市場。唯一試圖跨越鴻溝進入通用機器人領(lǐng)域的，是實驗室的研究人員。因為，為人類構(gòu)建一個功能替代品，達到與人類相同的準確度，通常需要約99.99%的準確度，并確保在足夠長的時間內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)一定的成本優(yōu)勢，這是一個空想。但是為什么會有人相信呢？

我們先來看一下，一直在這個領(lǐng)域深耕的研究人員做了什么。

機器人最大的瓶頸就是數(shù)據(jù)稀缺。與推動大語言模型的數(shù)據(jù)——互聯(lián)網(wǎng)上免費提供的文本數(shù)據(jù)不同，機器人技術(shù)需要多模態(tài)數(shù)據(jù)，而這些與物理世界進行互動的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中并不存在。每個試圖訓(xùn)練機器人的研究者都必須在物理空間中使用功能機器人，自己收集所有數(shù)據(jù)。硬件限制加劇了這個問題——要建立一個足夠強大的機器人執(zhí)行器系統(tǒng)非常困難，并且所有這些都要與非標準化部件相互連接。

甚至連谷歌都無法克服這個問題，它曾建造了一個由14 個機器人組成的“機械臂農(nóng)場”，這些機器人連續(xù)運行 3000 小時，只是為了實現(xiàn)可靠的抓取。由于缺乏硬件標準化，研究人員被迫建造臨時拼湊的機器人，然后手動收集訓(xùn)練數(shù)據(jù)，這個過程耗費了大量的時間和資源。

來源：Google – Large-scale data collection with an array of robots

不過如今，整個機器人堆棧的重大研究和資金已經(jīng)產(chǎn)生了一系列突破，逼真模擬數(shù)據(jù)的進步，在多個機器人上擴展現(xiàn)實世界訓(xùn)練的能力的提升，以及基礎(chǔ)模型的興起，為更智能的系統(tǒng)打開了大門。同時，硬件的進步，如電動執(zhí)行器，大大降低了成本，并賦予機器人更高的執(zhí)行效率，以在所需的精度水平上運行，解鎖了以前不可能的新動作。

通用機器人終于有了落地的可能。

通用機器人技術(shù)的第一個發(fā)展方向?qū)⑹沁M入“部分非結(jié)構(gòu)化”領(lǐng)域——最初是在它們最常見的環(huán)境——工廠中。在工廠中，意味著在它們孤立的預(yù)定義環(huán)境之外操作，并處理多項任務(wù)。隨著機器人逐漸向通用領(lǐng)域發(fā)展，它們將取代工廠環(huán)境中越來越困難和多樣化的任務(wù)，直到它們能夠?qū)崿F(xiàn)完全的自動化。

對于機器人來說，一個更困難的領(lǐng)域是人類居住的領(lǐng)域。在這個領(lǐng)域中，機器人需要足夠智能/安全，可以在完全非結(jié)構(gòu)化和動態(tài)的環(huán)境中運行。由于人類行為不可預(yù)測，機器人需要適應(yīng)以避免安全風(fēng)險。除了工業(yè)的全面自動化，這些機器人還將緩解老年護理人員短缺的問題，提高醫(yī)院效率，提高手術(shù)準確性，并執(zhí)行危險的建筑任務(wù)，從而滿足幾乎所有的勞動力需求。

離不開中國的機器人硬件制造

a.制造機器人需要什么？

在了解了機器人技術(shù)的發(fā)展，我們知道機器人當前的瓶頸，以及機器人對于人類社會的必要性。

機器人零部件市場由少數(shù)關(guān)鍵參與者主導(dǎo)。

不過，機器人需要規(guī)模化生產(chǎn)能力的地方——低成本、高產(chǎn)量以及高質(zhì)量的環(huán)節(jié)，基本都來自中國。美國，在許多環(huán)節(jié)已經(jīng)喪失了領(lǐng)導(dǎo)地位。我們試圖從這一部分了解機器人的關(guān)鍵零部件以及各國在其中所占的主導(dǎo)地位。

在硬件方面，致動器、電機和驅(qū)動器是通過將電輸入轉(zhuǎn)換為液壓、氣動或更常見的電輸出來產(chǎn)生運動的部件。

在工廠，可編程邏輯控制器（PLC）決定生產(chǎn)線將如何自動化，正確排序每個操作，以確保整個自動化過程正常運行。在每個機器人內(nèi)部，無論外形尺寸如何，都有一個微控制器單元（MCU），或具有多個MCU的嵌入式系統(tǒng)，即處理低級實時任務(wù)的專用處理器，如讀取傳感器輸入、生成電機控制信號和運行快速控制回路。這些系統(tǒng)是大多數(shù)機器人系統(tǒng)的“大腦”。

來源：BizLink

在機器人世界中，需要高精度電機來確保施加適當?shù)呐ぞ匾员苊鈸p壞周圍環(huán)境。伺服電機是最常見的選擇——它們包含系統(tǒng)、電機、控制電路和反饋機制。電機能夠進行自主調(diào)節(jié)并保持所需的位置或運動。伺服電機是機器人中為數(shù)不多的不被中國主導(dǎo)的組件之一。

 

來源：SolisPLC

控制電路被稱為“驅(qū)動”，這是一個電力電子箱，旨在通過AC-DC-AC轉(zhuǎn)換（將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的元件）來調(diào)節(jié)發(fā)送到電機的電壓。它的主要組件是一個電力電子開關(guān)，如MOSFET或IGBT，它與整流器和電容器相結(jié)合，可以電子修改電信號。

資料來源：理工中心

齒輪箱也是伺服電機中常見的組件。它們能夠增加電機的扭矩，并提高精度。本質(zhì)上，齒輪箱降低電機的速度，導(dǎo)致扭矩成比例增加，這也使電機能夠進行更精細的運動。大多數(shù)機器人系統(tǒng)中的齒輪箱主要由日本的Nabtesco生產(chǎn)。

資料來源：Santram工程師

相機和傳感器對機器人也至關(guān)重要，因為這是機器人了解自己定位和完成任務(wù)所需步驟的主要媒介。

大多數(shù)工業(yè)機器人使用標準機器視覺2D相機、3D深度相機或兩者的組合來創(chuàng)建對其環(huán)境的全面空間理解，但另一個趨勢是，機器人傾向于安裝更輕、更便宜的相機，并配備更強大的軟件來填補硬件上的不足。

在更接近人類生活的環(huán)境中，可能會使用激光雷達以獲得更詳細的對周遭環(huán)境的理解，盡管這么做成本通常會更高。

工業(yè)和精密機器人配備了關(guān)節(jié)編碼器，使機器人能夠理解其關(guān)節(jié)的角度、位置或旋轉(zhuǎn)速度，還包括各類傳感器，如觸摸和觸覺傳感器，以了解壓力、質(zhì)地等；本體感知傳感器，以了解物體內(nèi)部狀態(tài)；平衡，力-扭矩傳感器，以了解關(guān)節(jié)施加了多少力-扭矩等。這個市場有點小且不連貫，因為產(chǎn)品較新，然而，大多數(shù)能夠設(shè)計和組裝這些傳感器的西方公司通常仍會從中國購買主要材料。

來源：英特爾

然后是“末端執(zhí)行器”，這通常部署在機器人手臂末端，是大多數(shù)機器人的工具或基礎(chǔ)單元，每個末端執(zhí)行器都有自己的用途和有效載荷能力。機器人的使用目的，將決定其安裝的末端執(zhí)行器是什么型號，這是機器人的一部分。大多數(shù)末端執(zhí)行器生產(chǎn)商是德國的（Schunk，Zimmer Group，F(xiàn)esto，Schmalz），有些甚至是美國的（ATI Industrial Automation，Destaco）。中國公司很可能只是生產(chǎn)自己的末端執(zhí)行器，而不出口，因為垂直整合是中國公司的主要策略。雖然機械手現(xiàn)在備受關(guān)注，但它們并沒有在實際用途中得到廣泛部署，也遠未達到足夠的靈活性。

來源：全球IPR

來源：伊格斯

b.硬件供應(yīng)鏈問題

將制造能力上線并大規(guī)模生產(chǎn)工業(yè)機器人，以此引入產(chǎn)線的自動化，比許多人想象的要困難和耗時得多。

許多工業(yè)機器人的供應(yīng)鏈非常復(fù)雜，來自世界許多角落，這些地方組件生產(chǎn)通常已經(jīng)通過競爭成本優(yōu)勢占據(jù)供應(yīng)鏈的主導(dǎo)地位。在機器人產(chǎn)業(yè)中，供應(yīng)鏈中斷的案例已經(jīng)發(fā)生了許多，這已經(jīng)動搖了西方經(jīng)濟。例如，在2020年至2022年的新冠肺炎期間，洛杉磯和長灘的港口經(jīng)歷了100多艘船在港口外等待貨物卸貨的場景。

與之形成鮮明對比的是，在同一時期（2020年至2021年），中國進行了轉(zhuǎn)型，并將機器人安裝量增加了44%。

c.機械部件：減速器、電機、執(zhí)行器

有許多類型的電機可用于機器人的運動，例如被運用在3D打印機或CNC機器中的具有精確角度控制的步進器；用在無人機和電動汽車上的，具有高功率重量比的無刷直流電機，但在機器人技術(shù)中最重要的往往是伺服電機。

大多數(shù)機器人公司，特別是四大機器人公司，內(nèi)部生產(chǎn)自己的伺服電機并單獨銷售。這些伺服電機的制造并不困難，但對于大規(guī)模制造的公司，它們確實創(chuàng)造了一些護城河：執(zhí)行器必須具有高度可靠性和性能，因此擴大規(guī)模需要先進的制造技術(shù)才能幾乎完美地復(fù)制并實現(xiàn)量產(chǎn)。因此，擁有必要專業(yè)知識的機器人零部件長期制造商擁有最大的市場份額，例如，安川（日本）、松下（日本）、博世（德國）、庫卡（現(xiàn)在的中國）和西門子（德國）。還包括美國的羅克韋爾，因為它擁有大約7%的伺服電機市場份額，但這也是供應(yīng)鏈中唯一沒有任何一個參與者主導(dǎo)的部分。

來源：穆格有限公司

世界上近60%的中大型工業(yè)機器人減速器由日本的Nabtesco提供。它們的制造難度是因為幾乎每個訂單都可能是高度定制的，并根據(jù)客戶的硬件規(guī)格量身定制，但仍必須滿足99.99%的精度才能取代人類，并應(yīng)用于生產(chǎn)。減速器對于確保這種精度至關(guān)重要，因此在工業(yè)機器人的制造成本占比最大，為14%。這些齒輪箱的制造必須高度精確，因此，通常只有具有多年制造經(jīng)驗的成熟玩家才能改進其工藝和工藝技術(shù)以達到這種質(zhì)量。

來源：策展行業(yè)

甚至還有一些特殊類型的減速器——諧波傳動齒輪，比如成立于1970年的Harmonic Drive（日本），它采用了專利的應(yīng)變波設(shè)計，具有令人難以置信的精度。這些部件更昂貴，但在超精密設(shè)置（如半導(dǎo)體制造）中是必不可少的，綠的諧波于2003年在中國成立，旨在制造自己的超精密應(yīng)變波變速箱。在短短14年內(nèi)，該公司已經(jīng)生產(chǎn)了超過100000臺，并占領(lǐng)了中國諧波傳動齒輪國內(nèi)市場的90%。

來源：makeagif

d.磁鐵和材料-制造依賴

電機和齒輪箱的供應(yīng)并不短缺，價格也相當便宜；然而，如今的電機已經(jīng)取得了突破。適合機器人使用的大多數(shù)高質(zhì)量的高速電機，現(xiàn)在都是用永磁體（PM電機）開發(fā)，以實現(xiàn)更高的功率、效率和功率重量比。

永磁體有效地為電機的電磁場增加了更多的磁性，這意味著磁化所需的電力更少，可以用于產(chǎn)生運動。

然而，仍然存在一個問題，制造典型釹磁鐵（NdFeB）的過程和元素幾乎完全由中國主導(dǎo)，占據(jù)全球90%的市場份額。在這90%的份額中，中國大約有三家廠商處于壟斷地位：京磁、金力永磁和寧波韻升。

來源：ERMA

雖然“稀土”是一個誤稱——它們和大多數(shù)其他元素一樣豐富——但精煉釹和生產(chǎn)最終永磁體所需的過程需要大約12個復(fù)雜的步驟和強大的工業(yè)能力。中國在這一過程中也占主導(dǎo)地位，達到93%。

稀土元素以外的采礦和材料同樣重要，雖然這通常不會受到瓶頸，但中國也占據(jù)這一環(huán)節(jié)的主要市場。許多經(jīng)濟體難以加工這些元素，而中國由于其先進的工業(yè)經(jīng)濟而在這方面表現(xiàn)出色。在中國的兩個主要倡議——一帶一路倡議和中國制造2025，已經(jīng)投資并建立了一條鋪設(shè)良好的道路，占據(jù)了整個礦物加工行業(yè)的主導(dǎo)地位。

來源: SemiAnalysis, Industry Estimates

e.鋰和電池

所有的礦石可能來自不同的礦藏豐富的國家，但如果沒有大規(guī)模和高品位提煉它們的能力，僅擁有礦藏，就毫無意義。

事實上，中國只有在鋰和石墨這兩種礦物擁有豐富的礦藏，但各國都需要依靠中國的加工將其他礦產(chǎn)提煉成可用的材料。

- 銅通常來自智利和秘魯，秘魯約76%和智利68%的銅出口到中國，占全球原銅總量的56%。

- 鎳被強調(diào)為主要不在中國精煉的關(guān)鍵礦物，因為37%在印度尼西亞精煉，而在中國“只有”28%。然而，根據(jù)國際能源署最近的報告，印度尼西亞80%以上的電池級鎳產(chǎn)量歸與CCP相關(guān)的中國生產(chǎn)商所有。

- 鈷是在剛果民主共和國開采的，占世界鈷產(chǎn)量的80%，但中國已經(jīng)與他們簽署了《西科明條約》，現(xiàn)在擁有剛果民主共和國80%的鈷產(chǎn)量。

來源：視覺資本家

電池，特別是鋰離子電池，對于移動機器人至關(guān)重要，如無人機、服務(wù)機器人、倉庫中的自主導(dǎo)引車、移動機械臂、人形機器人，以及電動汽車。

如果你想實現(xiàn)機器人與連接電源分離的未來，你最有可能使用中國電池，因為中國公司供應(yīng)全球約80%的電池。中國電池組的成本約為127美元/千瓦時，而北美和歐洲的價格分別高出24%和33%。

中國以外最大的生產(chǎn)商LGES（韓國）僅占全球市場份額約13%。并且這是一個已經(jīng)較為固定的市場，克服進入該市場的障礙并不容易，瑞典政府支持的電池企業(yè)——Northvolt剛剛申請破產(chǎn)。因為這不僅需要具備強大的規(guī)模化生產(chǎn)能力，還需要有足夠的成本優(yōu)勢。

構(gòu)建足夠的大規(guī)模生產(chǎn)能力已經(jīng)很具有挑戰(zhàn)性，特別是在美國，美國的電池制造成本可能超過1億美元，每GWh的成本比中國同行高46%。LG甚至?xí)和Ａ藖喞Ｄ侵?5億美元電池工廠的建設(shè)，理由是“市場條件”。

在機器人使用上，電池制造的難度更大。電池都是不同大小的，沒有標準化，電池有不同的需求。功率重量比是一個更嚴格的要求，因為機器人沒有像汽車一樣的重量來承載電池，而通常不同的機器人有不同的功率要求。四足機器人使用的電池與人形機器人使用的電池不同，這延伸到幾乎所有的外形尺寸。制造純凈高效的電池的難度和成本已經(jīng)足夠具有挑戰(zhàn)性，特別是在美國，但機器人電池缺乏標準化一致性將是最大的問題之一，因為大規(guī)模生產(chǎn)的時間已經(jīng)到來。

德國已從牌桌下場，日美韓三方堅持在場

仔細觀察西方國家的自動化增長，會發(fā)現(xiàn)大約在2016年-2018年達到峰值。日本2023年的新增自動化率仍比2018年的峰值低約13%，韓國自2016年以來沒有增長。

前四名中唯一在2023年達到新峰值的國家是德國，但是他們頭部企業(yè)庫卡已經(jīng)被中國企業(yè)美的收購，并正在將制造業(yè)轉(zhuǎn)移到亞洲。

資料來源：SemiAnalysis，IFR.org

庫卡曾是德國機器人代表，現(xiàn)由中國美的集團控股，曾被譽為機器人領(lǐng)域被稱為“四大巨頭”之一，幾十年來一直主導(dǎo)著機器人行業(yè)。這四大巨頭分別是FANUC（日本）、ABB（瑞士/瑞典）、安川（日本）和庫卡（德國之前，現(xiàn)在是中國）。

來源：SemiAnalysis

這四大傳統(tǒng)的機器人巨頭均在該領(lǐng)域擁有數(shù)十年的經(jīng)驗，在協(xié)作機器人、通用機器人等多個行業(yè)中擁有高產(chǎn)量的制造能力。但相對較低的研發(fā)比率，整體產(chǎn)業(yè)不高的參與意愿，以及資本密集程度，四大巨頭難以堅持對下一代機器人創(chuàng)新。此外，他們的業(yè)務(wù)越來越傾向于中國大陸，當然，這也會面臨一定審查風(fēng)險。

與之相對的是，中國玩家現(xiàn)在正以前所未有的速度追趕技術(shù)，并填補市場空白。

a.韓國和日本：由于人口結(jié)構(gòu)和勞動力短缺壓力，自動化勢在必行

韓國已經(jīng)通過自動化提高了10%的勞動力。

到2022年，高科技制造公司所帶來的經(jīng)濟價值將占韓國整體經(jīng)濟的61%。韓國電子商務(wù)的采用率是世界上最高的，超過30%的零售銷售是在線完成的，是美國的兩倍。

韓國政府和財閥集團都在全力以赴。2021年，三星宣布了他們的倡議，將投資高達1630億美元用于工業(yè)自動化和AI。現(xiàn)代汽車已經(jīng)在2021年收購了波士頓動力公司。LG在2017年在首爾機場部署自動駕駛機場引導(dǎo)機器人后，將機器人技術(shù)定為關(guān)鍵增長領(lǐng)域，并最近將其加大了在Bear Robotics的股份占比。

此外，韓國政府還在增加投資。自2008年至2030年以來，該國已經(jīng)提出了四輪智能機器人的基本計劃，總計投入16億美元，并計劃在2030年之前投資約投入22.60億美元。

但韓國同樣依賴其他國家提供工業(yè)機器人組件，大約60%組件需要進口。

韓國推動自動化的原因與日本相同：勞動力人口老齡化和低出生率。

盡管政府采取了全面措施，但該國的出生率仍創(chuàng)歷史新低。例如，農(nóng)村地區(qū)工人的匱乏迫使工廠搬到首爾附近，只是為了管理他們的運營。他們甚至不得不取消幾十年來某些制造工廠的外國工人禁令，以彌補勞動力短缺。韓國的出生率是世界上最低的，日本緊隨其后。然而，日本在自動化競賽中的機會略微更好，因為他們有兩大頭部企業(yè)。

b.德國和歐盟：角落里的觀察者

德國是歐洲的工業(yè)強國，擁有世界機器人密度居于第四位，并一直致力于強大的工業(yè)經(jīng)濟。德國于2011年將“工業(yè)4.0”引入更廣泛的歐盟，希望能夠?qū)⑿录夹g(shù)和自動化流程整合到歐盟工業(yè)中以增強競爭力的前沿。但這并沒有阻止歐洲機器人的沒落。

2016年，德國機器人公司庫卡被出售給了中國的美的集團。接著，意大利也出售了許多機器人公司，例如EVOLUT，OLCI Engineering，CMARobotics。

2025年2月，歐洲自動化行業(yè)組織，終于向歐盟發(fā)出了行動呼吁，希望歐盟能夠重視機器人領(lǐng)域缺乏競爭力的問題。工業(yè)4.0是一個轉(zhuǎn)型計劃，但歐盟花了九年時間才意識到它需要機器人市場。

c.美國：美國夢的暴力覺醒

美國的情況與德國和韓日不同。

在美國，我們看到了一個奇怪的現(xiàn)象，在美國一些擁有先進技術(shù)的部門，卻存在缺乏國家整體戰(zhàn)略規(guī)劃以及依賴制造外包的問題。

美國制造業(yè)的問題主要來自美國制造業(yè)昂貴的工人價格，以及美國曾經(jīng)的“質(zhì)量”護城河正在慢慢流失。中國現(xiàn)在有能力以更便宜的價格生產(chǎn)大多數(shù)質(zhì)量相似的商品。盡管美國擁有大型汽車工業(yè)，但在2023年其機器人密度僅排名全球第10。

一項研究表明，事實上，美國機器人的采用比預(yù)期低，為49%。美國的AI革命可能讓機器人行業(yè)相較于其他產(chǎn)業(yè)更為受益，通過技術(shù)和低成本的生產(chǎn)，使美國能夠從中獲得競爭，不過這需要時間，至少在短期內(nèi)難以發(fā)生。

美國的政策的不穩(wěn)定性也正在成為阻礙機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，像是例如《芯片法案》和《通貨膨脹削減法案》，是在拜登政府下發(fā)起的，而在川普政府期間，《通貨膨脹法案》已經(jīng)廢除，《芯片法案》也在討論中。

此外，美國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)與中國不同。美國追求數(shù)字創(chuàng)新、尖端技術(shù)和服務(wù)，并在此過程中將大部分生產(chǎn)和制造能力外包給成本更低的國家。

在美國，有許多公司試圖制造自己的硬件，但內(nèi)部硬件開發(fā)意味著公司需要有內(nèi)部設(shè)計和組裝的能力。

每個人都會假裝忽視材料和基礎(chǔ)部件是從中國涌入的問題。美國曾經(jīng)擁有堅實的基礎(chǔ)來推動重工業(yè)的發(fā)展，但隨著廉價的海外制造業(yè)擠占了美國生產(chǎn)以及美國經(jīng)濟轉(zhuǎn)向前沿技術(shù)和服務(wù)，這些優(yōu)勢逐漸喪失。在美國，每家破舊的工廠和每張“中國制造”的標簽，這些點連接起來的是一個國家制造業(yè)枯竭的畫像。

如今，美國正站在勞動力無限擴張或淘汰的分叉道路上，回到工業(yè)時代的回聲正在呼喊。

從小米、大疆看中國機器人產(chǎn)業(yè)崛起

a.小米工廠已實現(xiàn)無人值守機器人工廠

中國已經(jīng)實現(xiàn)了完全無人的工廠。

小米的無人工廠全天候運行，每秒生產(chǎn)一部智能手機——無需任何人工。這也不是唯一的一個，中國能夠在沒有通用機器人的情況下實現(xiàn)這種自動化水平。

而當通用機器人出現(xiàn)時，其生產(chǎn)能力的影響不容小覷。這并不是說美國正在落后，而是要展示制造能力的巨大差異。

這與中國廉價勞動力無關(guān)，中國是一個擁有強大工業(yè)基礎(chǔ)的制造業(yè)國家，現(xiàn)在已經(jīng)創(chuàng)造了一臺可以自主生產(chǎn)商品的機器人。

來源：小米

這只是創(chuàng)建全自動機器人生產(chǎn)商品的第一步，隨著人工智能基礎(chǔ)模型變得更加可靠和準確，它們將不斷發(fā)展。

中國已啟用在廣東的庫卡工廠制造機器人，庫卡的一位主管表示，他們應(yīng)該能夠?qū)⑸a(chǎn)時間從每半小時一臺機器人縮短到每分鐘一臺機器人。不久之后，任何復(fù)雜的制造任務(wù)都可以由通用機器人系統(tǒng)完成。

b.大疆如何在GoPro競爭者脫穎而出

商用無人機市場的發(fā)展體現(xiàn)了中國企業(yè)在進入一個戰(zhàn)略性的行業(yè)中基本采用規(guī)模優(yōu)勢，以及供應(yīng)過剩策略。

中國領(lǐng)導(dǎo)者大疆如今占據(jù)了全球商用無人機市場80%以上的份額，以及美國消費市場90%的市場份額。大疆是先行者，并因中國在制造業(yè)的主導(dǎo)地位和規(guī)模經(jīng)濟以及供應(yīng)過剩戰(zhàn)略，保持并鞏固了十多年的市場地位。

來源: SemiAnalysis, Industry Estimates

要正確開發(fā)出一款功能齊全、性能強大的硬件，必須反復(fù)快速地迭代創(chuàng)造+ 再制造以解決問題，并在競爭對手之前完善產(chǎn)品。

中國市場可以立即獎勵最快擴張的公司，因此，中國競爭對手在進入西方市場之前，已經(jīng)在成本上超越了他們，剩下的就是在接下來的迭代中完善質(zhì)量。

美國公司GoPro試圖在消費級無人機市場與大疆展開競爭，盡管其大部分制造業(yè)務(wù)都在中國、馬來西亞和日本，這意味著其無人機產(chǎn)品的每次迭代都要花費數(shù)周時間。

GoPro很可能在加利福尼亞開始設(shè)計，并將細節(jié)發(fā)送給中國制造商并由他們制造，然后運回美國，之后才發(fā)現(xiàn)在此過程中需要解決哪些問題。

相比之下，大疆的總部位于深圳，這意味著該公司可以在訂購后數(shù)小時內(nèi)從深圳的任何一家工廠獲得任何所需的部件，并以驚人的速度進行迭代。2016年，GoPro的Karma Drone+ Hero5 被大疆的無人機超越。大疆的售價為999美元，而 GoPro的售價為1099美元，大疆略便宜，電池壽命長50%，并且已實現(xiàn)避障功能。而Karma的推出受到硬件問題的困擾，并且由于其有缺陷的產(chǎn)品需要召回，并完成退款計劃，有時產(chǎn)品在操作過程中還會斷電。GoPro可能能夠通過足夠的努力來解決這些問題，但該公司根本沒有時間，因為大疆已經(jīng)在各方面超越了他們。

進入西方市場后不久，大疆以令人難以置信的成本優(yōu)勢和絕對的生產(chǎn)能力迅速占領(lǐng)市場大量的市場份額，并導(dǎo)致市場供過于求。其他所有大型無人機公司的優(yōu)勢都很快被大疆激進的定價所削弱。GoPro 以“利潤挑戰(zhàn)”為由解散了他們的Karma項目，許多其他公司也隨之倒閉。只有大疆明白這是一場規(guī)模競爭，并在進入西方市場之前就做好了準備。

在機器人領(lǐng)域，制造業(yè)的主導(dǎo)地位至關(guān)重要。要制造一個功能齊全的機器人，就需要經(jīng)歷無數(shù)次地重新迭代和制造，對每個小錯誤進行微調(diào)，直到制造出堅固、可擴展且具有成本效益的產(chǎn)品。對于那些擁有在制造廠附近，并且成本合理的企業(yè)而言，這種價格優(yōu)勢是唾手可得的，而沒有制造能力則意味著處于劣勢。中國的工業(yè)基礎(chǔ)在GDP中的占比是美國的三倍，在各個方面都勝過美國。

來源: Worldbank, FRED

中國知道接下來會發(fā)生什么，如果他們率先解鎖機器人生產(chǎn)力，將比美國更快地迭代，將實現(xiàn)大規(guī)模的價格戰(zhàn)并供應(yīng)全球所有市場。

我們的分析表明，中國正在迅速占領(lǐng)市場，且完全有能力引領(lǐng)下一代機器人技術(shù)——預(yù)計該領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生更高的宏觀經(jīng)濟效益。

原文鏈接：

America Is Missing The New Labor Economy – Robotics Part 1. (Semianalysis)