标签: 传感技术

01 背景 在未来，风力发电的电能将为能源革命贡献很大一部分。因此，风力发电机组的安全运行至关重要。 调试试验是保障风力涡轮机安全、正常运行的关键。操作人员需要对风力涡轮机进行各种各样的测试，以获取准确的设备数据。从风力涡轮机到零件组件、基础和电气系统，都需要确保电网的最佳性能。 02 宏集方案 HK-SQ16系统为风力涡轮机等再生能源设备提供全面数据采集，支持多点测量和精确温度监测，实现远程监控功能。该系统能够及时捕捉警告信号，协助客户有效提升设备运行效率，减少成本支出，延长设备使用寿命，确保设备符合合规标准，保障操作安全性和设备稳定性。 （1） HK-SQ16系统提供 ✔ 可准确监测多个参数，为操作员提供短期、中期和长期远程监测数据 ✔ 通过自动化远程监控降低成本并节省时间 ✔ 用于在调试期间捕获数据以及用于验证和FAT 的重要工具 ✔ 数据安全且可访问，可与SCADA/遥测系统集成 ✔ 可以设置和发送警报 （2） HK-SQ16系统优势 ✔ 远程监控系统 ✔ 用于远程监测的灵活通信选项 ✔ 便携式设备易于配置，提供最佳精度 （3） HK-SQ16系统特征 ✔ 灵活可靠独立 ✔ 多点测量 ✔ 精确温度测量 ✔ 远程监控 ✔ 灵活通信 ✔ 实时数据 ✔ 数据分析 03 方案效果 电脑端可实时查看数据 使用蓝牙可在任何Android、IPad 或 IPhone设备上直接通信 / 总结 / HK-SQ16系统能够为风力涡轮机再生能源设备提供全程数据采集、多点测量和精确温度监控，帮助提高设备效率、降低成本、延长使用寿命，确保合规性、安全性和稳定性。

卓越技术，智能守护 TMF8821可输出多个点距离值，具有避障、防跌落和辅助建图功能； TMF8821卓越的测距性能与出色的抗阳光干扰能力，能够在各种光照环境下实现可靠检测； TMF8821产线校准方式简单，只需一次底噪校准就可完成； 立功科技提供算法技术支持，优化功能效果。 全球领先的光学解决方案供应商艾迈斯欧司朗（瑞士证券交易所股票代码：AMS）近日宣布，通过与立功科技合作，助力家庭机器人供应商Enabot成功推出AI智能陪伴机器人EBO X。该机器人依托立功科技的算法技术支持，并搭载艾迈斯欧司朗的TMF8821传感器，实现自动避障、防跌落和辅助建图功能。 图：EBO X智能机器人 随着AI技术的日益成熟，陪伴机器人逐渐进入家庭场景，并成为拉近亲子关系的重要一环。作为一款家庭机器人，有效避障是实现安全移动、智能看护的前提。然而，在家庭空间中存在布局多样、动态障碍较多等问题。因此在使用的过程中，机器人常常面临感知不准确、路径规划不清晰等挑战。为了应对这些挑战，艾迈斯欧司朗携手广州立功科技，助力Enabot推出家庭陪伴机器人EBO X，旨在提升其避障能力并增加其移动灵活性。 EBO X机器人单机采用两颗艾迈斯欧司朗TMF8821，该器件是真正的直接飞行时间传感器和处理系统，其将940nm垂直腔表面发射激光器（VCSEL）、高灵敏度单光子雪崩二极管（SPAD）阵列、精密时间数字转换器（TDC）和低功耗微控制器子系统集成到一个模块化封装中，尺寸仅为2.0mm×4.6mm×1.4mm——如此小型的体积，非常适用于空间敏感应用。 TMF8821任一多区域配置（3×3；4×4；3×6）都可支持视场角大小调节，最大视场角可达63°，或者用户可以根据其应用的需要选择自定义接收区，使其可以调整每个接收区的大小。该传感器还内置了抗干扰算法，可针对玻璃或亚克力盖片上的污垢和污迹带来的影响进行消除补偿；在通信方面，TMF8821通过I2C直接上报距离值与置信度，无需任何外部数据处理，且功耗极低，待机电流只有13µA。此外，该器件还嵌入先进的算法和晶圆级光学滤波器，即使在复杂的光照环境下，例如强烈阳光，亦可提供卓越的光学性能。 在机器人的设计中，TMF8821的超小尺寸能够保证机器人的美观性。且艾迈斯欧司朗的dToF技术可凭借出色的抗色差效果让机器人无惧地毯、玻璃等反射物。相对于红外对管方案，TMF8821具备的10~5000mm远距离测量功能，可以更远地感知台阶、桌子的高度差，提前提醒机器人刹车，达到良好的防跌落效果。另外，高精度测距功能，多区域检测范围，可在实现自主避障的同时，将深度信息发送至主控，从而可配合摄像头实现V-SLAM建图。 艾迈斯欧司朗渠道经理Richard Qin 表示： TMF8821是艾迈斯欧司朗性能最为卓越的ToF产品，可为机器人等应用提供卓越的视觉感知。由于TMF8821能够对多区域、多个目标进行精确的测距，因此可使机器人不受阻碍地移动，在环境中顺利导航。并且其小尺寸、易于集成的特点也能为客户提供更大的设计灵活性。 立功科技产品经理杨柳怡 表示： 立功科技为TMF8821的开发提供算法支持，优化了功能效果，使其在感知环境中能够更准确地获得三维信息。得益于TMF8821的卓越性，EBO X能够更精准的识别物体的位置、形状和运动状态等，提升了行动决策和执行能力。 Enabot CTO马赫英生 表示： 高性能的视觉传感器对机器人至关重要。艾迈斯欧司朗TMF8821非常符合我们对于EBO X的设计需求。其能够捕捉数量更多、质量更高的信息，从而大幅提升机器人对于环境的感知，及早检测并规避潜在障碍，是家庭陪伴型机器人的理想选择。 关于Enabot 赋之科技（深圳）有限公司Enabot是一家积极推动技术进步和产品化的智能机器人公司。公司核心团队在机器人领域深耕多年，拥有丰富的消费级机器人产品的设计开发和产品化经验，拥有深厚的行业背景资源。我们的目标是通过人工智能赋能机器人，推动机器人的智能化并应用于消费领域，实现硬科技的软着陆。 关于立功科技 广州立功科技股份有限公司成立于1999年，面向工业、汽车电子用户提供芯片解决方案，为客户提供从选型评估、开发设计、测试认证到量产防伪，贯穿产品全生命周期的专业技术与服务。立功科技在国内设有22个销售机构、2个技术研发中心，为客户和供应商提供卓越价值。立功科技深耕ToF ，颜色和电容传感器等等技术多年，基于艾迈斯欧司朗芯片研发了饮水机满杯检测，手势识别，HOD等等方案，可提供相关的软硬件技术服务。 关于艾迈斯欧司朗 艾迈斯欧司朗集团（瑞士证券交易所股票代码：AMS）是智能传感器和发射器的全球领导者。我们为光赋予智能，将热情注入创新，丰富人们的生活。 我们拥有超过110年的发展历史，以对未来科技的想象力为引，结合深厚的工程专业知识与强大的全球工业产能，长期深耕于传感与光学技术领域，持续推动创新。在汽车、工业、医疗、消费领域，我们致力于为客户提供具有竞争力的解决方案，在健康、安全与便捷方面，致力于提高生活质量，推动绿色环保。 我们在全球范围拥有约2.1万名员工，专注于传感、光源和可视化领域的创新，使旅程更安全、医疗诊断更准确、沟通更便捷。我们持续开发突破性的应用创新技术，目前已授予和已申请专利超过15,000项。 集团总部位于奥地利Premstaetten/格拉茨，联合总部位于德国慕尼黑。2022年，集团总收入超过48亿欧元。ams-OSRAM AG在瑞士证券交易所上市（ISIN:AT0000A18XM4）。 ams是ams-OSRAM AG的注册商标。此外，我们的许多产品和服务是艾迈斯欧司朗集团的注册或归档商标。本文提及的所有其他公司或产品名称可能隶属于其各自所有者。

家电数字化能够提高使用舒适度并降低能耗。照明与传感技术的结合是实现家电数字化的关键要素，可让家电更加智能，功能更加丰富，设计更加灵活。 提升白色家电的智能化程度 ams OSRAM先进光学和传感技术可对洗衣机、洗碗机和冰箱等家电产品的工作运行状态进行实时监测，及时发出提醒或警示，帮助使用者改善生活质量、提高生活便利性。 在空调、电脑等设备中，集成ams OSRAM的1D、单点或多点飞行时间（ToF)传感器，可实现灵敏的人员在位监测，当系统监测到用户不在场时会关闭或休眠系统/显示屏以降低功耗。 ams OSRAM领先的多点ToF传感器TMF8801，具有测距精度高、扩展应用广等优势，可用于AR/VR设备上的手势识别，还可用于智能家电设备的实时液位监测，以及扫地机器人等的寻路控制等。 艾迈斯欧司朗飞行时间传感 ToF传感器的原理及应用 ams OSRAM多光谱传感器涵盖可见光和近红外光谱，采用价格实惠的精密元器件，使用户能够“看到水中的情况”，从而确定洗衣机等智能家电中洗涤剂的效果和清洗质量。此芯片传感技术包括一系列产品，可以检测水的颜色、浊度、水中的颗粒，还能感测不同的织物类型。 其中，14通道高灵敏度光谱传感器AS7343，可用于烟雾传感器中实现烟雾类型检测，也可应用于实验室级别色度、液体或试剂的解析。 艾迈斯欧司朗拥有创新型高功率UV-C LED和精确的光谱传感器，如高功率UV-C LED产品OSLON®UV 6060，提供最高杀菌效果的265纳米发射波长，单芯片源拥有强大的100毫瓦光输出以及市场领先的电光转换效率，从消费应用（如表面消杀）到工业应用（如公共空间上层空气处理）均可适用。 智能空气过滤系统可以将我们的UV-C照明和传感元器件结合起来，预测过滤器更换时间，例如在使用空调的过程中，可以明确地知道何时真正需要更换过滤器，这样可以节省成本，减轻工作量。 艾迈斯欧司朗还有丰富的产品可用来支持各种电器，包括用于显示管理的接近传感和环境光传感；高分辨率的成像传感；以及用于电机控制和门禁监测的位置传感。 对于特定智能家电终端应用，我们提供合适的LED照明和传感解决方案，客户可选择不同的性能、光谱和封装，从而获取创新照明、独特的功能特性和灵活的显示屏设计。 助力小家电创新的解决方案 艾迈斯欧司朗小尺寸高性能传感器、LED和激光器是小电器创新解决方案中不可或缺的元器件。 客户将我们的传感器装配在吹风机中，实现接近传感和湿度控制，还可以通过绿色激光的指示了解需要使用吸尘器的灰尘区域。 艾迈斯欧司朗 生活中的绿激光 在美容应用中，比如脱毛仪，艾迈斯欧司朗激光器可生成高能激光短脉冲，体毛中的色素会吸收这些脉冲，从而抑制或阻止毛囊生出毛发。 新的解决方案可以广泛应用，选定光谱的激光器或LED光发射器可与光学传感器相结合，以解锁新的应用领域。艾迈斯欧司朗提供完整的可优化参数范围，如光源、光谱范围、功率范围、外形因素、封装选择、光束形状和光学元件等，从而为小家电创新解决方案提供强力支持。

三位不同领域一线专家，圆桌碰撞探讨出火花！ 当紧密的人机交互与协同成为大众“呼吸之间”的一种新常态，以光学与传感技术为支撑的“光+”概念又将如何赋能？正如嘉宾们所说的“要感谢这个时代”——耳目一新的应用正在落地生根，人机交互与协同的普及几近“无感”，那个曾在小说中才能畅享的世界好像就这样真实、飞速的和我们撞个满怀。 在上周五刚结束的2023中国光博会（CIOE）上，智能传感器和发射器的全球领导者艾迈斯欧司朗的3位深耕汽车、工业、消费领域的一线专家和E维智库高级咨询师一同围绕“光学传感技术将如何赋能各行各业人机交互与协同快速落地”展开探讨，精彩观点一同奉上。 Q1. 紧密的人机交互与协同正成为一种“新常态”，这种新常态贯穿我们的日常生活，请分享1~2个新型光学传感技术赋能各行各业人机交互与协同变革的代表性案例？ Spencer Bai 艾迈斯欧司朗汽车应用技术总监 当前，国内电动车处在从电气化向智能化的转型过程中，而智能化的发展是完全围绕着人机交互在升级，因为用户已经把车当成一个生活空间来理解。 以车内为例，很多车型都已配备氛围灯，同时它也可以支持多种模式，比如呼吸效果，音乐律动效果。尽管是一个很小的细节，但它确实是围绕客户需求展开。未来随着车内氛围灯数量越来越多，围绕氛围灯的灯光光效升级、颜色定制等已经是我们能够看见的趋势。 从车外来看，车车交互、人车交互的需求也愈发重要。在这其中，灯光扮演了一个非常重要的角色，汽车大灯高像素化的设计让它有了表达的可能。 所以，我刚一听到这个问题，脑子里的第一句话就是“要感谢这个时代”。 Tu Lei 艾迈斯欧司朗应用市场高级经理 其实工业领域的话，像人脸识别这样的应用已经是非常广泛地被用到，比如我们去乘火车或者乘飞机，很多时候已经是在用人脸识别去check in了；包括我们现在进入这个办公大楼的时候，很多都是人脸识别了，所以这个其实是对所有的用户都是非常友好，然后真正提升用户体验的功能。 另外跟大家日常的生活连接更紧密的，比如说扫地机器人。过去的扫地机器人经常会碰到障碍物，比如地板上的一些数据线，或者是拖鞋，这都会影响它扫地的效果。但现在的扫地机器人，它们都会有自动避障的功能，而这个功能大部分也都是基于光学方案来实现，所以这也是光学技术帮助我们的生活更加智能。 CK Chua 艾迈斯欧司朗市场与业务发展高级经理 在消费领域，谈到人机交互，手机其实是最明显的一个案例，不过再往后看，AR/VR设备不可或缺，因为近年来，不少国内或者海外玩家均发布了自己的AR/VR产品。 我们可以看到一个很明确的趋势，就是人机交互它实际上是试图把所有消费类产品都连贯在一起，比如从你的智能眼镜连接到了你的笔记本电脑、手机等等。 当然AR/VR设备上当前最火的技术之一就是眼动追踪。之前用户在使用AR/VR设备时最常见的一个困扰就是时间久了之后带来的不适感以及晕眩感，这主要是由于设备的投射点和用户眼睛的聚焦点不匹配的情况下造成的。 眼动追踪正是利用光源和传感技术去获取特征点，类似人脸识别，去真正地让AR/VR设备了解你的眼睛实际在注视什么。 Q2. 相比消费电子行业，貌似汽车和工业更是人机交互与协同新场景迸发的“灵感集中地”，您是否认同这样的趋势？哪些底层原因催生了这种现象产生？ Spencer Bai 艾迈斯欧司朗汽车应用技术总监 因为目前汽车内很多交互的设计，已经趋同于手机的“无感”设计。就是说让用户在不知觉的条件下，主动去感测你想要做什么。可以说，无感的才是智能交互。 我列举2个典型的例子，一个是DMS（驾驶员状态监测），它本身就依托于红外光，所以在监测的过程中用户是没有感知的。同时，DMS也具备刚才提到的关注点检测，驾驶员的关注点是否在路面上，如果不在的话，那在其他地方就可能会有安全隐患。 其次，比如说像车载激光雷达，长距激光雷达都是基于红外光去实现，当然它在设计之初有很多考量，但其中很重要的因素就是我们刚才提到的无感交互。 让用户在想做什么事之前，提前有设备或系统来辅助他，理解用户所需，进一步提高效率，提升车内外的使用便捷性。 CK Chua 艾迈斯欧司朗市场与业务发展高级经理 像这种无感交互，它在消费领域没有那么凸显，主要还是因为大家可能已经习以为常了，但它确实已经存在且存在很久了。 对于一些新技术、新产品，比如AR/VR设备，因为还需要等待市场、应用和具体技术的后续发展、逐步成熟，所以从消费者的视角来看，似乎比较慢，但在更广泛的消费领域，其实所有用户已经真实享受着这种无感交互体验了。 比方说手机中的人脸支付或解锁，笔记本电脑中的占位监测或者防偷窥监测（去监测背后是否有人在看你的电脑屏幕），这些应用中其实都有着光学传感器的影子。 Tu Lei 艾迈斯欧司朗应用市场高级经理 在工业领域，其实大家最近的确看到非常多的新事物，比如说像AGV、AMR, 还有机器人，都是可能在工业领域率先落地。 那这背后的原因，第一，因为工业应用它对整体价格成本的要求不像消费类那么敏感，同时它的数量也相较消费类更少；第二，它的应用场景相对可控，实现起来也更为容易。 但是我相信随着这些应用的成熟，它们虽然是先在工业上使用，但等随后做到小型化、低功耗之后，那也可以延展到消费领域或者其他领域中。 就像刚刚Spencer老师提到的DMS，其实它也是人脸识别。人脸识别最开始是在手机端落地，然后是在工业上开花，现在又在汽车上应用。所以现在我们最好不要孤立来看每一个不同的应用，其实是有一些技术它可以串联到所有的应用当中去。 Q3. 在满足“用户情绪价值”这个维度，是否看到一些基于光学传感技术很有前景、业内正广泛探索的场景？ Spencer Bai 艾迈斯欧司朗汽车应用技术总监 提供情绪价值，之前提到的氛围灯就是其一，这也和艾迈斯欧司朗的另一项应用——人因照明密不可分，也就是说灯光的颜色到底会如何去影响人的情绪变化。那氛围灯到底怎么用，才会让用户对车内空间更有依赖感，其实就是要去满足用户的情绪价值，主机厂所做的一切都是希望用户可以在汽车这个空间有更多的停留时间。 还有比如座椅模式，智能化就要求所有东西都是可调节的，我们要去调节座椅的位置、角度，甚至包括中控屏的左右拉动以及角度调节，这背后都离不开例如位置传感器的支撑。 现在职场白领的午休时间，很多都是在车里度过，打开空调，放倒座椅，中控大屏放个电影，边吃边看，吃完正好休息一下，再用语音控制汽车给设个闹钟。汽车座舱已经完全成为一个自我空间了，因此它也需要这个空间有足够的个性化，这都需要去定制，让用户产生归属感。 Tu Lei 艾迈斯欧司朗应用市场高级经理 刚Spencer老师提到了人因照明，其实不只智能楼宇，包括智能家居，都会应用到。 还有陪伴机器人，甚至宠物机器人，都会提供给人更多的情绪价值。 比如你回到家里，家中的摄像头可以区分具体用户，并相应开启个性化设置，空调的温度，窗帘的开合度，播放的音乐等等，或者说家里的宠物机器人可以按照你拍它头的重量或者说力度，来揣摩你今天的心情，然后考虑给你什么样的反馈，比如是否撒娇让你带它出去遛弯……这都非常具有想象空间。 Q4. 在中国市场，有哪些创新的人机交互与协同场景会较快速落地？ CK Chua 艾迈斯欧司朗市场与业务发展高级经理 国内相应场景发展特别快，主要是因为有相应的需求。 比如手机领域，我们看到折叠屏的发展这两年非常快，其实就是因为用户对折叠屏的认可度越来越高。 所以从国内市场去看，其实有很多特别的创新，都是因为企业把握用户需求的速度和能力是非常敏捷又强大的。 Tu Lei 艾迈斯欧司朗应用市场高级经理 其实很多的家用应用，中国的落地速度都会比国外要快很多。我同意刚刚CK老师说的，因为中国用户的需求有很快地被厂商给捕捉到，然后这些痛点也有很快地被解决。 我举个例子，扫地机器人，像我了解欧洲国家他们基本上都是用吸尘器来清洁，但是大家可以看到，现在中国的扫地机器人基本上都是扫拖一体的，当前还有一些厂家更是推出了用热水拖地的功能。这可能是中国市场独有的需求，但这些需求都会被很快地满足。扫地机器人还仅是其中之一，此外智能门锁也是一样的。 中国拥有全球最庞大的中产阶级，他们对于把自己从繁琐的家务中解脱出来也有着迫切的需求，而他们的需求也会很快速地被反馈到各家厂商。同时，中国也有着非常多创业厂商，他们愿意去满足这些新兴的需求。所以我觉得目前的中国市场有一个非常好的正循环，这也带来很多新的产业。 Spencer Bai 艾迈斯欧司朗汽车应用技术总监 刚才提到的创新落地，在汽车领域也尤为凸显。本身中国市场新能源车的发展也是引领全球的，现在随着智能车的普及，很多新兴应用在国内也被更快普及。 比如车载抬头显示系统（HUD），回到2~3年前，只有一些特别高端的燃油车才配备，但现在随着智能化、电动化的发展，EV车上的仪表盘越做越小，现在甚至没有了，HUD应运而生。去年，中国市场前装装配HUD的乘用车已经超过150万辆了，然后今年有望突破200万辆。 同时，从HUD的实际装机情况来看，首先，投射尺寸越来越大；其次，以AR HUD为例，系统体积也由之前的8~10升，缩减到3~5升；再次，功能应用也从之前单一的转速、速度显示，扩展到现在的导航，甚至是实时动态导航指引，以及AR加持下各种POI兴趣信息实时推荐。 当HUD越来越方便，对用户来说体验越好，它的价值也越高，就会有更多的OEM厂家或者Tier 1去配备HUD。 Q5. 人机交互与协同场景争相落地，加速产业链生态合作模式改革，艾迈斯欧司朗将如何应对因此带来的机遇和挑战？ Spencer Bai 艾迈斯欧司朗汽车应用技术总监 我觉得挑战更多，哈哈。 在汽车赛道里，以前我们作为上游元器件厂商，很多时候都是从Tier 1到OEM以线性的方式去推动，现在我们可能不仅要和Tier 1沟通，甚至也要和OEM保持对齐。 所以对我们来讲，挑战就在于说要去和不同层级的不同客户去沟通拉齐，然后保证我们大家对这个东西的理解或者需求是能契合的。但好处就是我们可以更早地去了解整车厂的需求，了解Tier 1的难处，然后反馈到我们的方案应该升级到哪一步，从而更好适配整个产业链上客户对它的需求。 Tu Lei 艾迈斯欧司朗应用市场高级经理 产业生态链的建设一直是艾迈斯欧司朗比较关注的一个点。因为我们希望自己不仅仅是一个元器件供应商，而是站在整个行业领导者的角度，能够知道整个行业的发展，然后知其然也知其所以然。 CK Chua 艾迈斯欧司朗市场与业务发展高级经理 我觉得机会和挑战各占一半。 比如在消费领域，大家很关心的一个指标就是续航。这就对上游厂商提出了新的要求，你在同样达到无感交互，实现相应功能的基础上，必须降低功耗以及尺寸，这就对技术的发展提出较大的挑战。 但这个挑战对于艾迈斯欧司朗来说也是一个机会，因为我们也在行业里深耕多年，对于一些特定技术肯定有着自己的积累，如何把有利于消费者的产品适时推出，对我们来说也是一个机会。 Q6. 人机交互与协同新形态的迸发对未来光学传感技术的发展提出了哪些新需求？ Spencer Bai 艾迈斯欧司朗汽车应用技术总监 我觉得艾迈斯欧司朗的长处在于它既有光源，又有传感器，甚至说芯片、算法我们都有完整配备。而对于终端客户来讲，他希望从我们这边提供的方案越完整越好，越系统越好。 在这样的条件下，比如在有限的体积里去集成更多的、性能更好的、更低功耗的功能，它本身对芯片设计，封装技术以及后边所有的软硬件支持、协同应用开发等都提出非常高的要求。 所以我们希望是说通过对整个光学方案的集成，提供给客户更简单，更易集成，同时也更好用的方案，这才是我们真正的价值。 CK Chua 艾迈斯欧司朗市场与业务发展高级经理 就像刚才我们也在聊国内创新应用落地更快，其实就是因为有了上游供应商更加系统的集成方案，下游终端才能加速把新产品开发出来。 Tu Lei 艾迈斯欧司朗应用市场高级经理 从去年开始，所有的行业都在讨论AI+的概念，但其实AI的话它是需要用一些比较干净的数据去“投喂”的。 对于艾迈斯欧司朗来说，我们其实是在数据端的，比如除了有传感器之外，我们也有ADC这样的产品，因此，我们要把产品功耗进一步降低，把信噪比做到更好，从而才能提供给后面的分析和推理更加干净的数据。因为只有基于干净的数据，才能得出更加可靠的结论。

今年来首次同比正增长！前5个月同比增长5.3%。 这是中国工业机器人新近拿下的产量成绩单。 据国家统计局 6月15日数据显示，2023年5月工业机器人产量为 40175 套，同比增长 3.8%；1至5月工业机器人累计产量为182161，同比增长5.3%。 01 2025年，翻番！ 工业机器人，指能自动化控制的、可重复编程的多功能机械执行机构，该机构具有三个及以上的关节轴、能够借助编制的程序处理各种工业自动化的应用，实现各种工业加工制造功能。 若谈论工业机器人的发展历程，根据艾瑞咨询最新出的《结构走向优化，中国工业机器人行业研究报告》，其也是一本纵横多国的“全球史”。 自1962年首台工业机器人由美国公司Unimate制成，并在通用汽车初步实践。 1967年，日本企业引进美国技术，因劳动力短缺、多项技术（如交流电驱、微处理器等）突破等，日本工业机器人于1980年产销量跃居世界第一。 20世纪90年代，德韩两国制造业的强劲表现继续带动工业机器人向前发展。 2010年后，中国作为“世界工厂”，工业机器人在政策推动、工厂需求等多重因素推动下，接棒成为全球最大市场。 *图源：艾瑞咨询 确实，工业机器人是智能制造中的重要一环。特别是疫情后，中国大规模复苏制造业生产，国内智能制造进程如火如荼，工业机器人的需求正进一步扩大。同时，AI、云计算以及AR/VR等技术与工业机器人的深度结合，将为工业机器人带来新的应用场景及方向，工业机器人市场潜力可期。 *图源：艾瑞咨询 与发达国家相比，国内工业机器人应用密度虽然低但近年来增势较猛，CAGR达到37.9%，位列全球第一，且国家已经提出要在2025年实现制造业机器人较2020年翻番的目标。 02新能源汽车与锂电产业 ， 中国工业机器人增长主引擎 工业机器人通常由控制系统、驱动系统、执行系统、感知系统、决策系统及软件部分、人-机器人-环境交互系统六个子系统组成。 *图源：行行查研究中心 从产业链角度来看，工业机器人及成套设备的上游包括控制器、伺服系统、减速器等零部件领域；中游为整机制造行业；下游则是系统集成环节，以系统集成商为主，涵盖汽车、3C电子、金属等行业，遍布焊接、机械加工、装配、搬运、分拣、喷涂等生产领域。 *图源：艾瑞咨询 其中，核心零部件成本，即控制器、伺服系统（包括伺服驱动和伺服电机）、减速器等三大核心零部件占到工业机器人整机成本的70%左右。其中减速器占整机成本约36%，伺服占约24%，控制器占约12%，而本体和其他部分占整机成本的比例分别为15%和13%，因此核心零部件供应商在整个产业链中也拥有最强的议价能力。 从工业机器人应用行业维度看，汽车、3C等行业的自动化程度高、流程标准性强，是工业机器人应用较为成熟的行业；新能源中，锂电、光伏市场需求大，生产制造流程中对工业机器人的需求高，是较为典型的潜力行业。 此外，虽然目前仍然依赖于进口国外品牌，但经过20余年的发展，国内工业机器人厂商在国产化的背景下，在新能源汽车、锂电、光伏等新方向具有先发优势，未来这些领域也将成为国内工业机器人需求增长的主引擎。 比如，汽车行业，应用成熟，焊接、搬运、喷涂等是工业机器人在汽车行业的主要应用场景，能有效提升效率与质量。 *图源：艾瑞咨询 比如，新能源行业中锂电生产中对工业机器人的应用需求同样旺盛。 近年来，随着新能源汽车的发展，锂电行业的市场规模日益增加，需求井喷，加深工业机器人在锂电生产中的理解与应用刻不容缓。锂电行业很可能成为除汽车、3C以外的一个主要赛道，也是国产化趋势下国内工业机器人相对有优势的一个主要赛道，值得系统集成商发力。 锂电行业中工业机器人的机会很多，对工业机器人的使用可以说覆盖从制片到PACK线的全流程。据调研机构数据，目前1GWh/年动力电池产能对工业机器人的需要约为60台左右。而根据高工机器人预测，到2025年锂电行业对工业机器人需求量有望突破6.7万台，2021-2025年复合增长率超过35%。 *图源：埃斯顿，长城国瑞证券研究所 03未来：智能化、柔性化、平台化 未来，工业机器人的发展以提升应用广度和深度为方向，其中运动控制技术、控制系统技术促进产品性能提升，AI相关技术将进一步促进智能化提升。 1趋向智能化 工业机器人的智能化主要是由内外部的智能化共同驱动的。 对于外部智能化，主要是通过外置设备进行多维度、多场景的数据采集及分析后，进行智能决策，进而驱动工业机器人的执行，如视觉检测、视觉定位。比如，机器视觉的深入应用有利于提升场景复杂度、精度与速度，还能促进多机合作。 对于内部智能化，则主要由以下两点驱动：1）核心零部件本身走向智能化，如伺服驱动器、控制器的算法趋于智能化；2）工业机器人自身运转状态的监测更加全面、控制更加精细化，自身数据的监测与控制器形成良性互补，共同推动工业机器人智能化。 *图源：艾瑞咨询 特别需要指出的是，从艾瑞咨询公布的工业机器人投融资情况来看，传统系统集成在资本市场保持一定热度，系统集成+新技术（如机器视觉等）成为新的投资方向，连续五年来较为稳定。 从融资数量看，机器视觉相关领域（如视觉定位、视觉检测、视觉定位+视觉检测）份额较高；从融资金额看，传感器领域融资金额高达40.7%，其中的激光雷达领域占据39.3%。 *图源：艾瑞咨询 在工业机器人领域，光学解决方案全球领导者艾迈斯欧司朗的微型传感和照明解决方案将成为提高机器人性能、精确度和智能性的不二之选，例如精准紧凑的飞行时间距离测量传感器(1-/2-/3-D)、激光雷达系统（EEL和VCSEL）、用于泛光照明和点阵照明的照明器、在近红外光谱中支持3D主动立体视觉和结构光（路径扫描传感器、人脸识别、物体避让）解决方案的高性能成像器，以及电机驱动和联合位置中的高精度位置传感器……它们都将使工业机器人更加智能、使用更加便捷，并在无防护区域提供更安全的人机交互界面。 特别是随着协作环境中机器人和人类的合作更加密切，传感器解决方案的重要性更加凸显。无论是为了避免碰撞、实现手势识别，还是促进基于AR的人机交互，都需要相应的解决方案，而艾迈斯欧司朗都可以一应提供。 比如，以机器视觉为例，机器视觉系统的核心是图像的采集和处理，图像本身的成像质量对整个视觉系统极为关键，光源则是影响机器视觉系统成像质量的关键因素之一。 较为简单的2D光幕解决方案一般由光发射器及相应的光电探测器组成。而借助其EEL、VCSEL等光源技术，客户能够基于三种形式的3D技术打造创新性的产品：双目立体视觉(SV)、结构光(SL)和飞行时间(ToF)，助力新兴3D机器视觉系统的发展。此外，Mira系列图像传感器作为全局快门CMOS，搭配自家高效率红外光源，能有效降低整个系统功耗。 随着数据处理能力的不断升级迭代，机器人对视觉识别的要求大幅提升，类比人类，视觉信息占到所有感知信息比例超70%，机器视觉将是重要的信息来源。艾瑞也认为，在机器人产业链发展成熟的周期中，机器视觉识别将位于发展前端。 比如高精度传感器，以在感光现象上篇文章中就已介绍的位置传感器为例，磁性位置传感器是当前服务、工业机器人中最广泛使用的传感器技术之一，几乎机器人的每个关节都使用两个或多个位置传感器。而未来，机器人数量可预见的迅猛增长，甚至将超过人类，使得这一块对高精度传感器的需求进一步扩大。在这一块，对外部磁场几近“免疫”的能力使得艾迈斯欧司朗的高精度位置传感器将大有可为。 2应用场景深度与广度，再拓展 对于已有场景，工业机器人的未来走向主要是聚焦与解决方案的精进性与标准化，目的是为了省钱、省时、省人； 而对于潜在场景，即可分为两类：其一，对精度要求低、价格敏感度高的产线、环节，可以开发一些低精度、相对便宜的机器人以满足生产需求，如协作机器人凭借易配置、易开发、高性价比等特点应用于食品包装等环节，提升行业、场景广度； 其二，对有需求但高要求的场景，目前实现难度大，先进技术的应用主要聚焦于自适应能力和交互能力两方面，目的是提升复杂场景需求的可实现性，如切割/焊接等场景的自动轨迹生成、多机自动协作。 3助力柔性生产 工业机器人助力柔性生产主要集中在生产制造环节与装配环节，其目的是满足同一产线生产产品品类、产品款式、产品尺寸多样化的能力，内核是期望实现产销协同。 “位置VS功能场景VS交互与编程”是工业机器人助力柔性生产的关键，一方面，位置可变减少重复配置、降低产线变更成本；另一方面，功能场景可变主要是指在A位置实现a功能，在B位置可实现a功能，也可实现b功能等等，可提升产线各环节灵活部署的能力；最后，交互及编程门槛降低，主要是降低功能场景的开发难度与周期。 *图源：艾瑞咨询 4趋于平台化 最后，平台化主要是指工业机器人本体及其配件的硬件、软件趋于标准化和通用化，应用解决方案核心能力通用化。 当然，平台化过程中的难点还需正视，毕竟平台化是为了提升应用专业性、降低应用开发和使用门槛，而工业领域应用的复杂性与多样性如何克服，标准化准则如何建立仍是当前亟待解决的问题。 但平台化带来的未来值得畅想，毕竟，如果工业机器人也有可能像PC和手机一样趋于平台化，具备高效编程、快速部署、灵活应用、降低成本等特点，这世界将又是一番不同光景。