协作机器人——新一代工业自动化的重要方向

中山市火炬开发区，一家台湾电子公司的厂区内，一条6~7米的组装产线上只有三名工人。工人负责外观检测，而同步工作的还包括两台可与人类亲密合作的新型工业机器人。

协作机器人在人机混合的环境中应用于PCB板取放

在2018年开始进行工厂流水线自动化改造的这家电子企业发现，目前，用机器完全取代人的“无人工厂”并不容易实现，工作岛和工站间的物料移载仍需要人工，人机协作于是成为场景常态。

为此，他们已采购了30台可和人一起工作的机器人，它们就是当前工业机器人领域方兴未艾的一个新品类——协作机器人。

相比诞生于上世纪50年代的传统工业机器人，已有十多年发展历史的协作机器人仍是后起之秀。

它的显著特点是安全性更高，不用像负载重、速度快的传统工业机器人那样被“铁笼”束缚，可以和人亲密合作，共同完成任务，被普遍认为是新一代工业自动化的重要方向。

传统工业机器人（左）和协作机器人（右）的典型工作场景

而自今年年初以来的疫情，又进一步推高了包括协作机器人在内的整个自动化市场的需求。

安永会计师事务所的一项调查发现，疫情期间，接受调查的45个国家和地区的2900名企业高管中，近一半的企业管理层有加快发展自动化的计划。约41%的受访者表示，疫情结束后他们将专注于数字和技术方面的投资。

上述电子企业的30台协作机器人中，就有20台采购于疫情之后。

但协作机器人一直以来也面临一个质疑：整体销量不高。

该领域的全球第一大公司、丹麦厂商优傲机器人（Universal Robots，以下简称UR）从2007年成立以来，一共卖出了4.6万台协作机器人，在同一时间段（2008~2019年）工业机器人超过270万台的整体保有量中只占不到0.37%。

然而，仔细拆解数据，近5年来，协作机器人细分市场正迎来拐点。

以UR为例，他们在2008年推出了第一款协作机器人UR5，而直到2016年以前的8年里，UR协作机器人的累计销量只有6500台，也就是说，其4.6万台总销量中的3.95万台，即85.7%都发生在最近3年半。

UR之外，整个协作机器人市场也在2015年之后进入快速增长期。据高工机器人研究院发布的数据，从2014年到2018年，协作机器人销量的年复合增速为58%。即使在全球工业机器人销量整体出现负增长的2019年，协作机器人也保持了超过30%的销量增长。

需求刺激下，协作机器人成了国内外厂商的必争之地。

据高工机器人研究院数据，截至2019年7月，全球协作机器人厂商数量已超过100家，其中进入中国市场的协作机器人厂商数量超过70家。ABB、发那科（FANUC）、安川电机（Yaskawa）、库卡（KUKA）、“机器人四大家族”都有自己的协作机器人产品线。

面对新机会，国内也出现了一批协作机器人新兴企业，包括艾利特、遨博、节卡等。

其中，前文提及的台湾电子企业产线上的30台协作机器人就来自艾利特。

在协作机器人领域，成立于2016年9月的艾利特非常特别，其实直到2018年底，他们才开始专注协作机器人。

此前，这家由北京航空航天大学博士、北京交通大学副教授曹宇男创立的工业机器人公司曾尝试过机器人控制系统、小型工业机器人、六轴及七轴协作机器人等产品线。从这个角度，相比UR、遨博等公司，艾利特是该领域的“后来者”。

但聚焦到该领域后，艾利特在2019年完成了亿元融资，2020年以来其协作机器人出货量同比前一年增长近10倍；目前已获得了富士康、长江电子、大金空调、信锦集团、长城汽车、蔚来汽车等覆盖汽车零部件、3C电子、金属加工、机床上下料、包装物流等行业的头部客户，颇有后来居上的势头。

本文，「甲子光年」采访了艾利特创始人曹宇男、销售总监吴非、投资人朗玛峰创投合伙人吕钊建、元禾原点合伙人乐金鑫以及艾利特的客户企业负责人。

当行业老兵面对细分的新领域，会有哪些机会和可能？艾利特正在逐渐交出答卷。

1.为什么是协作机器人？

目前在协作机器人领域发展势头不错的艾利特，在2019年才收敛至这一细分领域。

此前，艾利特曾试图覆盖工业机器人领域全产品线，包括小型工业机器人、六轴及七轴轻型协作机器人、机器人智能视觉解决方案。再之前，2016年成立之时，艾利特专注于机器人控制系统的研发。

做出收敛的决策，很大程度上来自于产业现实的反馈。

一方面是趋势判断——协作机器人是自动化的新方向。

曹宇男认为，工业机器人是工业经济、大规模生产的产物，强调标准化，而协作机器人可以满足中小企业的定制化和柔性制造需求，符合未来制造业的发展趋势。

艾利特销售总监吴非此前曾任职UR华东和华北区域销售负责人。吴非告诉「甲子光年」，在UR时，他们就估计未来几年内，整个全球的协作机器人（的销售额）会上升到百亿数量级。

从应用场景看，除制造业之外，协作机器人还可以用在医疗保健、实验室、物流、农业、消费零售等场景中。

另一方面，收敛也是竞争格局下的选择：比起已进入红海的传统工业机器人赛道，协作机器人则是国内厂商更容易获得突破的方向。

吴非告诉「甲子光年」，中国企业做工业机器人并非完全没有机会，但也会比较艰难。

从整个格局来看，工业机器人领域，四大家族ABB、发那科、安川电机、库卡的行业垄断地位短时间内难以撼动。

四大家族牢牢掌握着汽车零部件、整车装配、航空领域的高端制造、焊接等核心场景，并拥有主流的四轴、六轴机器人的完整产品矩阵，以及分工明确的科研人员体系；对核心供应链把控上，它们也可以用低价拿到供应链最好的品质和交期。

最终，无法进入主战场的国产企业更多着眼于细分市场。曹宇男认为，细分市场的弊端在于天花板有限且产品线易分散，与此同时，国内工业机器人赛道也存在不少低价营销的“搅局者”。

最终导致的结果是，工业机器人赛道国内厂商很难有毛利率支撑，与四大家族的差距越来越大。

2019年，ABB、发那科、安川电机、库卡的毛利率分别为31.8%、35.8%、30.3%、21.2%。而国内厂商尽管市占率连连提升，却奈何没有盈利空间，机器人本体业务毛利率大概为10%~20%。

较于已经发展五六十年的工业机器人，协作机器人是比较新的领域，目前行业内没有绝对垄断的企业，对所有企业来说都有机会。

一方面，协作机器人全球市场发展时间并不长，目前最大的厂商UR的地位也并非无可企及。

2007年UR原型机于丹麦问世，2008年，UR发布了第一款可以与员工一起安全操作的协作机器人UR5，从欧洲开始推广，全球协作机器人市场开始逐渐起步。

中国市场则更新，升温也是近几年的事情。UR在2011年底进入中国市场，但前几年一直不温不火，订单往往是一两台的交易。2015年，国内协作机器人厂商开始推广协作机器人，2016~2019年这一市场才小幅爆发。

也正是因为这一领域很新，在对核心供应链的把握上，国内和国外品牌差距也更小。

曹宇男告诉「甲子光年」，在供应链方面，因过往17年的在产品侧机器人技术的积累，艾利特协作机器人核心零部件的自研率可以达到90%。

协作机器人核心零部件主要在于关节模组和控制器。

关节模组方面，除减速器以外，艾利特目前已经可以实现其他核心零部件全部自主设计；而控制器是艾利特创立伊始就开始自主研发的产品，也是艾利特多年积累、占据优势的领域。

“在供应链上我们和国外的核心竞品并没有很大的差距，甚至于在某些方面还做了不少可制造性设计的降本，更有优势。”曹宇男介绍称。

相对高自研比例的供应链体系，又进一步带来了相对高的毛利。

曹宇男介绍，目前艾利特在月出货量50至80台的情况下，毛利率水平完全足够支撑一个创业公司的日常运营成本，而协作机器人产品线的毛利率一直以来比工业机器人产品线高两倍。

在中国协作机器人市场，看到机会的玩家也战火正酣。据高工机器人研究院数据，2017年中国市场协作机器人销量排名前几位的是UR、达明、遨博、ABB、大族机器人、Rethink Robotics；2018年时Rethink Robotics已倒闭出局，新晋国内厂商增加。

企业市场份额排名变动的剧烈，也凸显了这一赛道竞争格局尚未定型。

也因此，艾利特的收敛看似是“壮士断腕”，实际上是公司深思熟虑的经营策略——集中优势做更有赢面的事情。

2018年底，艾利特发展至新阶段，新产品从研发到进入市场，曹宇男发现教学工作与创业公司管理间的冲突难以弥合，在这时候选择了“自断后路”，从任职8年的北京交通大学离开，all in到创业中。

“对创业公司而言，在资源和资金有限的情况下，一定要在一个战场上把优势做到足够领先，才可能有精力来做第二战场。” 曹宇男提及，把产品线铺开的方式并不适合创业公司，打透一个产品才容易赢。

2.如何做协作机器人

看准方向，找到赢面，聚焦协作机器人之后，艾利特确实取得了不错的成绩。

2020年以来，艾利特协作机器人出货量同比2019年将实现近10倍增长。目前，艾利特已获得了汽车零部件、3C电子、金属加工、机床上下料、包装物流等行业头部客户，包括富士康、长江电子、大金电子、信锦集团、长城汽车、蔚来汽车等。

为什么短短一年可以做得这么快？

第一个关键是找对人——从2019年初开始，艾利特陆续吸引了全球协作机器人头部厂商UR中国区的核心成员。

目前的销售总监吴非告诉「甲子光年」，之所以选择艾利特，是因为在国内厂商中艾利特对技术追求比较执着，核心零部件多为自研，某些程度上自主性甚至比UR还要高。

为说服几员大将加入艾利特，曹宇男简直是“十顾茅庐”，诚意和重视程度也打动了吴非，“艾利特团队是很单纯想做事情的人”。

此前，吴非在UR从区域销售做起，一直到升任华东、华北、华中三大区销售经理，并连续两年拿下销冠，将UR市场体量做到了全国第一。

搭建好一支顶尖团队对创业公司来说至关重要，尤其是新赛道，这也许是之后在竞争中占据有利位置的关键。

精锐部队组建完之后的关键是做好产品定义。

曹宇男信奉的原则是，做更好的产品，而非更高的产品。

更高意味着技术路线的创新，而更好的产品，是指工程能力，产品更符合市场需求。

可以对比协作机器人两家鼻祖企业截然不同的结果——UR不断在全球市场扩张，而被亚马逊创始人贝索斯持续加注的Rethink Robotics却在2018年因销量不利宣布关门。

曹宇男看来，Rethink Robotics即做的是“更高阶的产品”，而UR成功的关键则是稳扎稳打做“更好的产品”。

Rethink Robotics的创始人Brooks此前就是MIT计算机与人工智能实验室主任、上市公司创始人，中规中矩的产品和创意已经不能令他兴奋。Rethink历史上一共推出过两款协作机器人产品，一款双臂机器人Baxter和一款七轴单臂机器人Sawyer。

双臂与七轴，造价比传统机器人更高，但市场却并不认可。Rethink在10年中里一共只卖了2500台，而且其中不少是卖给了高校实验室。

对比来看，UR则是悄然蓄势，在渐进式创新中步步为营。UR的协作机器人采用模块化设计，在更加安全、易用的前提下，负载、重复精度不输传统机器人，价格也只是稍高。

艾利特在全矩阵产品线时期，也做过七轴协作机器人。2018年的时候，曹宇男戏称当时还是“高校老师心态”，“当时觉得UR早就做了六轴协作机器人，我再做个一样的算什么意思，挺丢人的，于是上来跟我们研发说能不能做个比较牛的东西，做七轴，也做了关节力控、精度优化。”

做算法出身的曹宇男知道这件事情的难度，但市场逻辑却并非如此。“做了没人买单，这是个很可怕的事情。”曹宇男说：“做一个高阶的东西并不难，做一个好的东西以及好上加好的东西比较难。”

而“好的产品”本质在于市场需求，这也是产品定义的关键。

技术上的“高阶”固然性感，但想要赢的创业公司还是要面对市场，产品定义的关键是客户需求。

以艾利特在2020年推出的对标UR的e系列产品的CS（Cobots Superior）系列协作机器人为例，在硬件方面，CS采用了全新的轴承支撑结构和抱闸系统，在重复定位精度、载重等方面更精进。

而软件方面，则是艾利特更有优势的一点。

CS系列进行了更全面的改革，用兼容Python的脚本语言，以及更直观、简化的编程界面，减少了开发难度以及后续集成时间。在产品维保上，仅需6~10分钟，其单关节就可被替代，大幅节约了后期维修成本。

曹宇男告诉「甲子光年」，在脚本上艾利特也进行了反复讨论，UR的产品是基于类Python脚本，艾利特最开始也考虑此种编程方式，这样可以使UR的用户更容易直接替代。但最终选择直接用Python进行编程，是为了使客户基础更为广泛，二次开发门槛更低。“基本上现在中学生都可以做一些Python编程，我们希望将来这个东西大部分工程师以及其他人都会使用。” 

曹宇男认为，目前时间点，协作机器人产品成功的关键，在于基于脚本编程的开放式操作系统。这是最底层的东西，是UR能成功的原因。

艾利特协作机器人正在操作挖掘机

艾利特投资方之一、元禾原点合伙人乐金鑫在AI领域布局广泛，投出了寒武纪、云从科技等独角兽，他表示艾利特自研的机器人控制系统，在未来协作机器人落地到工业及更多垂直场景时会发挥非常重要作用。

乐金鑫告诉「甲子光年」，2017年，协作机器人概念比较火，但实际落地看，各个厂商还没有完全得到标杆客户，他们的投资逻辑更倾向于选择掌握底层技术拥有正向产品开发能力的团队，也因此选择了艾利特。

乐金鑫认为，就机器人本体而言，硬件虽然起步门槛高，供应链成熟之后区分度和成本都会降低，而最根本的角力是基于软件和算法的在场景适用性上的控制，“好比打通任督二脉”。

“这一点是分水岭，你就能在市场上把有未来的公司和没有未来的公司区分出来。”乐金鑫告诉「甲子光年」，掌握底层技术的公司可以根据不同场景调整自己的产品结构，面对未来更有竞争力，而仅仅是做集成、快速复制产品的公司，会很难适应未来更多多元化场景。

而艾利特团队在机器人底层控制技术上积累了17年。

2002年，曹宇男从北航直博保送至国家第一个机器人方向院士张启先教授，同年张教授不幸病逝，他进入北航机器人研究所所长、国家863专项机器人专家组组长王田苗教授处继续深造，也奠定了未来主攻机器人控制技术的研究方向。

团队几位核心创始人也是在北航机器人研究所相遇，并切实参与进国内机器人控制系统的早期发展史。2003年开始，他们跟广州数控合作开发了第一款国产车床数控系统。

更为开放、编程简单也是此前客户选择艾利特的原因之一。

艾利特的客户、一家电子企业自动化部门负责人告诉「甲子光年」，此前他们的自动化生产线使用的其他工业机械臂，有的必须要连电脑，编程方式繁琐，对此需要有C语言基础的人员才好操作，整个部门的技术人员中会用的人太少；而艾利特的协作臂编程环境简单易懂，部门技术人员都会用。

这家电子企业主要应用协作机器人进行轴承底座在生产线中的取放，目前已采购艾利特EC66/EC63系列产品30台。上述负责人告诉「甲子光年」，艾利特团队会经常联系他们跟进运用状况。此前，他们在做第二条自动化产线时接线上面有些问题，联系艾利特技术人员之后，当天下午就派了人过来，下午就已经恢复正常，这也是他们选择艾利特的原因。

艾利特协作机器人在车间工作

曹宇男坦言，目前选择艾利特产品替换UR产品的客户更多还是基于价格。

不过，相比国内其他厂商的协作机器人，艾利特的价格并不便宜。曹宇男非常反对“低价替代”的逻辑，认为国内厂商的首要任务是打造出“好用”而非“便宜”的产品，规模提升之后，降本空间自然也会增加。

“不能低个头自己先矮半截，说我卖得便宜、东西差点，你能接受就行，这个逻辑我是不能接受的。”曹宇男看得很长远，“UR产业链部署在北欧，因而受高成本掣肘严重，未来不排除会将生产线制程搬至低成本国。到那时没有技术实力的国内厂商将无法生存。”

产品力的提升也是艾利特未来一年时间里的主要工作之一。曹宇男表示，艾利特一定要做一款“能够和UR掰手腕的产品”。

艾利特在控制领域、软件、算法上的积累也是他们能够获得资本市场关注的原因。

2016年，在只有原型机的情况下，朗玛峰创投合伙人吕钊建却相中了艾利特团队，一周内就以“并不便宜”的价格确定了融资。 

当年6月，艾利特完成朗玛峰创投的1500万元人民币pre-A轮融资。同年9月，艾利特北京公司正式成立。2018年1月，艾利特获由策源创投领投，元禾原点跟投5000万人民币的A轮融资，并在2019年完成由国中创投领投，元禾原点、策源创投、索道资本跟投的近亿元人民币B轮融资。

“从更长的时间周期上来看，艾利特无论是创始人还是整个团队，无论是在硬件、软件和算法领域，都是在国内比较难找出来的、配合得非常好的团队。对于发展速度，我们也要尊重产业的发展规律。”朗玛峰吕钊建告诉「甲子光年」。

这个在此深耕已久的团队，已经蓄势待发。

3.多大机会？谁的机会？

创业和投资往往都是选赛道，不同赛道意味着不同的未来天花板。

目前来看，协作机器人在整个工业机器人赛道中仍占据很小比例——2019年全球协作机器人的销量只占工业机器人市场的6.5%左右。

从客户认知来看，目前协作机器人还处于市场导入阶段。“一个现实情况是，现在我们的销售人员和代理商在和客户介绍产品时候，都还要先介绍什么是协作机器人。”曹宇男说，这也侧面佐证了，尽管协作概念在资本市场已如雷贯耳，但在客户侧还是早期阶段，客户对协作机器人的理解会是循序渐进的过程，可能无法迎来突变。

而从制造业发展趋势看，这也是一个想象空间巨大的赛道。

朗玛峰创投吕钊建告诉「甲子光年」依据出货量来测算市场规模是缺乏依据的，协作机器人是方向上的事情。未来中国有多大的空间，无法用历史上数据可以去统计出来，它其实是不断演变的。 

协作机器人打破了只能应用于工业场景的限制，在医疗、教育培训、新零售等服务业场景中同样具有广阔的应用前景。随着AI的成熟以及智能化的提高，协作机器人也可以通过引导式编程、捕捉与模仿记录下人类动作，完成泡茶、泡咖啡、调制鸡尾酒等工作。

图为肯德基超级甜品店，协作机器人正在制作冰淇淋。

艾利特协作机器人正在制作奶茶‍

艾利特吴非举了医疗行业的例子——国内三甲医院就3万家，再加上很多卫生服务站，可能有10万家左右的市场。在未来，手术或者康复类的理疗都需要机器人或者其他助手的辅助，仅仅看医疗场景，就是非常大的数量级。

另外一个巨大的市场空间是中小企业，这也契合柔性制造的趋势。

相比传统机器人，单价更低、安全性更高的协作机器人对中小企业更友好，而仅仅是中国中小企业的数量就达到3000多万家，占企业总数90%以上。基于如此庞大的潜在用户基数，整个协作机器人市场的未来增长预期仍然非常高。

更大视角来看，协作机器人在未来企业智能化版图里占据很重要的位置。

“协作机器人演进的方向类似于传统功能手机向智能手机演进的方向，它更强调开放的平台属性、易用性，以及快速适配、柔性化能力。”曹宇男告诉「甲子光年」。

元禾原点乐金鑫告诉「甲子光年」，在他们整个投资版图中，艾利特卡在了一个很核心的位置，处于“执行层”。

“To C场景中，最普适的人机交互设备就是手机，那么在未来的to B场景里，有没有一个产品可以演变成像手机这样的角色，可以融合各种场景、负载所有信息，包括执行？应该就是机器人。”乐金鑫说。

乐金鑫举例，在to B领域机器人的重要位置——比如基于IoT的智能工厂，上位是工厂的决策系统，下位需要所有的传感器去收集各种生产要素信息，上传至系统后经过知识系统做决策，最后由机器人完成执行。在这个场景中，机器人是末端执行机构，也是所有融合传感的载体。

在今年6月的北京智源大会上，奇绩创坛创始人兼CEO陆奇做了以《AI创业发展趋势：机会与挑战》为主题的演讲。陆奇认为，由于人工智能时代的技术特性，会诞生好多个平台生态，商业价值非常广，其中存在机会的赛道包括自动驾驶、智能场所、机器人、个人助手和城市大脑。

更大的增量市场，也来自未来更具想象力的场景。

吕钊建告诉「甲子光年」，加深对行业的理解是所有中国的机器人公司都需要补的功课，也是接下来竞争的关键——如何和用户一起去讨论未来不同行业的产品形态。

开放性是前提，未来必将出现更多人与机器、机器与机器交互的场景，在掌握底层技术的基础上，也需要行业想象力。

从这一点来看，竞争才刚刚开始。

原文标题：年增速超50%，为什么协作机器人正在爆发？| 甲子光年

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