大数据文摘受权转载自机器人大讲堂
所有协作机器人都是机器人，但并非所有机器人都是协作机器人。
协作机器人作为机器人中非常具有想象力的品类，既可以作为工业场景工具，又可以服务于零售和服务业，技术在人形机器人领域也有复用价值。从技术和市场上来判断，目前市场热议的焊接领域适合短中期起量，但并非最理想的长期未来。
协作机器人焊接优势分析
焊接也是当前许多分析认可的协作机器人增量市场之一，客观而言，在前几年协作机器人做焊接确实有着一定价值优势。由于协作机器人可以适应广泛的应用，并且熟练的焊接劳动力严重短缺，因此焊接适合协作机器人也就不足为奇。由于协作机器人具有轻负载能力，借助正确的软件解决方案、末端执行器和应用套件，协作机器人可以快速部署机器人来执行各种焊接任务，因此它们非常适合自动化弧焊应用，包括电弧焊、TIG焊、激光焊、MIG焊、超声波焊、等离子焊和点焊。
同时，由于灵活性也是焊接所必需的条件，例如GMAW 是协作机器人最常用的焊接工艺。一旦将正确的焊接工具安装到协作机器人上，就可以连接针对应用进行优化的割炬，同时可以更好兼容考虑安培数、电缆长度要求、占空比、安装方法、鹅颈管的长度和弯曲度以及类型等因素以及所用消耗品的尺寸，使协作机器人充分发挥潜力并最大限度地提高生产力。
为了进一步提高产量，协作机器人产线还可以更容易在工作站上添加附件，用于清除喷嘴中的飞溅物、修剪焊丝并涂抹防飞溅溶液通过协作机器人执行批量生产工作，可以将人类焊接劳动力资源重新分配到需要更多技能、技巧或经验的工作，例如一次性作业、维修或需要其他工艺（例如 GTAW 或 SMAW）的焊接，同时协作机器人的操作可以由其他员工完成。
采用协作机器人后，产线夹具也得到了简化。标准焊接台上使用标准夹具和夹具，而定制夹具则可能需要数天或数周的时间才能生产。由于一名操作员可以同时有效地管理多个协作机器人，因此设置串联工作站已变得司空见惯，其中协作机器人可以在一侧工作，而员工可以在另一侧工作站上装卸或重新安装工具。该过程可以使产量翻倍，而无需增加额外的劳动力或需要额外的协作机器人。
整体来看，与其他工业机器人应用相比，协作机器人的独特之处在于其灵活性和相对易用性，使用协作机器人进行焊接是一种快速、轻松的自动化应用。焊枪连接到机器人的末端，然后机器人沿着所需的路径移动并准确地焊接焊缝。机器人会始终以 0.1 毫米精度的所需速度一次又一次地移动，这确保了质量一致性。此外，与传统机器人单元相比，协作机器人购买成本通常较低，安装速度快，只需简单的基本培训，即可轻松自行编程，并且可以用闪电般的速度转换为新的焊接任务。
协作机器人先行领域
当前我国焊接仍以人工为主，随着我国人口红利减弱，年轻人就业意愿不足，2022年人社部统计报告显示焊工已经成为最短缺的十大行业之一，新一代焊工供应量开始出现不足。同时，焊接领域用人成本高企，2021 年东部地区焊工平均年薪达到9万-11万元，远高于制造业平均年薪7.2万元，高级焊工年薪高达20万元。而一个焊工的培养周期很长，短期内人工焊接质量亟待提升，且人工焊接质量参差不齐，无法满足日益提升的焊接要求。
这使得近两年，我国焊工短缺困境突出，尤其在制造业高质量发展的大趋势下，焊接机器人需求大增。数据显示，我国年均3亿吨钢材需要焊接加工，2022年全球占比50%以上，焊接需求非常大。
在多重因素推动下，采用机器人开始成为大势所趋，部分协作机器人企业开始将重心放在焊接领域。许多分析认为，机器人焊接质量稳定、焊缝美观，一台可替代2-3名人工，经济性优异。但分下游看，当前标准化程度较高的汽车工业为最大下游，2022年销量占比达37%。然而汽车行业虽是焊接机器人最大下游，而该行业需求已经较为固定且传统工业机器人渗透率相对较高。
如果是在智能焊接渗透率提升逻辑下，那么机器人焊接渗透率提升很大程度上需要放在需求新兴的钢结构和船舶行业上，该领域市场虽然需求日益旺盛，2016-2021年销量CAGR 17%，但这需要焊接机器人大幅提高焊接自动化水平和柔性化程度，才有望带来大量需求增量。
同时，钢结构等行业非标化程度高，免示教智能焊接机器人的出现才有望解决行业非标化焊接难题，打开行业成长空间。虽然有机构就预计 2035 年我国钢结构行业焊接机器人需求量达到 50 万台，对应市场空间达到504 亿元，但这对于焊接机器人的技术提出了更为详细的要求。
核心技术难点和问题
焊接领域大规模使用机器人的问题依然在于非标化，这使得智能焊接核心壁垒在于焊接模型与 3D 视觉，而不仅仅是协作机器人。也就是智能焊接是一个类似集成的问题，而不是一种单纯的机器人问题。
因为不同于搬运和码垛等其他机器人，机器人应用场景标准化程度高，动作路径固定，焊接机器人的焊接对象非标化程度高，无法用同一个动作完成大量非标件焊接。这就使得小批量、非标件的焊接需要对相关生产设备进行不断调试和持续技术工艺参数优化与调整。
如果机器人搭载具备识别和自主规划焊接路径的焊接系统，也就是通常通过机器视觉和路径规划控制系统，才能实现焊接路径的自动识别和规划，无需人工操作引导，适用于小批量、非标工件焊接的免示教焊接机器人。
这使得目前焊接系统的突破难点在于焊接模型和 3D 视觉技术，也就是对于工件的处理存在难题。焊接模型不仅需要机器人能够借助以 CAD（计算机图形软件）、CAM（计算机辅助制造软件）、NC（数控软件）等工业软件算法为核心，以大量数据积累为基石，构建全新符合焊接行业的产品和工件模型，从而适应焊接需求，发展难点还在于跨学科技术+数据积累，技术壁垒较高，国内 90%的工业软件由海外企业垄断。
另外一项3D 视觉技术也比较麻烦，该技术以识别算法为核心，但国内 3D 工业视觉市场处于早期发展阶段，产业链尚不成熟，国内企业多为初创企业，算法迭代仍需大量数据反哺。随着企业逐步突破模型及视觉难点，推出免示教智能焊接解决方案，国产厂商优化相关技术后才有希望推动钢结构、船舶等行业向智能化焊接迈进。
目前该领域除了埃斯顿、埃夫特、凯尔达之外，还有大族机器人、节卡机器人、艾利特机器人等企业，同时已经还有类似中建钢构等钢结构企业孵化的协作机器人公司已经开始入局，竞争很明显呈现加剧态势。在焊接领域，厂房空间往往较大，协作机器人后续的比较优势可能只有价格。
结语与未来
随着国家一系列稳经济政策效应的逐步释放，自动化行业有望复苏。2023年中国工业机器人整体市场经历了一定程度的增长放缓。然而，在这一波动的背景下，协作机器人领域依然保持两位数的增长率，继续表现亮眼。具体来看，国内协作机器人出货量同比增速为21.5%，继续远超其他机型。
但工业焊接设备制造业已经是一个高度市场化竞争的市场。在焊接领域，机器人四大家族占据着工业机器人的主要市场份额，而且外资品牌机器人主要集中在高端行业市场应用，尤其是应用于汽车制造、焊接等高端行业领域的六轴或以上高端工业机器人市场。国内大部分企业则主要在中低端市场进行竞争。随着整体竞争态势日趋激烈，行业将逐步进入优胜劣汰的发展阶段，协作机器人企业此时将重心放在焊接领域的差异化竞争优势并不算明显。
有分析认为，协作机器人近年来增长的主要原因，依然是在工业市场如汽车相关需求持续释放；同时非工业市场如餐饮、新零售、健康理疗、电力等市场开始复苏，带动整体协作机器人市场逆势高增长。有机构预计，2024年中国协作机器人市场或将持续上涨34.2%，在未来2024—2026年复合增长率超30%，保持高速增长态势。
大环境背景下，协作机器人成本回收快、性价比高，越来越被制造业终端所接受，机器人本体负载、速度、稳定性的提高，解决方案的成熟化，使协作机器人可应用于更多工业场景，工业领域渗透率不断提升。未来，随着汽车零部件、3C电子、精密加工等行业的加速发展，协作机器人在中高端领域应用的范围将不断扩大，对性能的要求也将不断提高，其高端市场份额将有望提升。
不仅仅是市场情况的持续提升，协作机器人近年来的国产化率也进一步提升。2023年，协作机器人内资份额进一步提升，国产机器人企业占据主导地位。其中，2018年，中国Cobots厂商的出货量首次超越了外资厂商，标志市场对国产机器人的认可度大幅提升。到2023年，内资企业在国内市场的出货量占有率已经达到了90%，自此，中国协作机器人品牌进入了新的发展阶段，有望在接下来的五年中持续巩固并扩大其市场占有率。
2024年，焊接应用或许是部分对焊接工艺有着深层次积累和研究的协作机器人企业起量的切入口之一，但多领域并行一定才是协作机器人的长期目标。在立足工业应用领域的基础上，协作机器人企业进一步进行产业链延伸，做精做强机器人本体的同时，逐步拓展非工业领域，陆续向市场推出更多类型的机器人服务和应用，才是保证协作机器人行业长期有序发展的重点方向。
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