机器人行业分析报告.docx

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机器人行业分析报告

2014年机器人行业分析报告

2014年9月

一、军用机器人应用范围广泛，现实中已得到大量使用

军用机器人是一种用于完成以往由人员承担的军事任务的自主式、半自主式或人工遥控的机械电子装臵。

它是以完成预定的战术或战略任务为目标，以智能化信息处理技术和通信技术为核心的智能化武器装备。

军工机器人能够完成的战术任务包括战场侦查、监视、目标捕获与指示、通信中继、扫雷、输送物资、直接攻击敌方目标、战场救护等。

军用机器人自60年代在印支战场崭露头角以来，日益受到各国军界的重视，其巨大的军事潜力，超人的作战效能，预示着机器人在未来的战争舞台上是一支不可忽视的军事力量，将会是未来信息化战场的基本智能单元。

国外应用较多的领域如表1所示：

目前现实中主要有人体外骨骼、巡检机器人、军事武装机器人、军事搬运机器人、无人机等几类军用机器人研发/应用产品。

1、人体外骨骼，或于5年内列装美军部队

外骨骼机器人（或称可穿戴机器人）技术是融合传感、控制、信息、融合、移动计算，为作为操作者的人提供一种可穿戴的机械机构的综合技术。

军用动力外骨骼可用于士兵长距离行走、背负重物时的助力设备，同时可以有效替代装甲车等目标太大的运输工具。

美国军方自2000年起开始资助这类机器人，目前主要资助美国雷神公司研制，洛克希德•马丁等也自筹经费参与，计划2020年军方开始大量装备。

美国计划装备的外骨骼军用机器人要求具有携行质量为21kg的个人护具、100kg以上的武器及弹药等物品的能力，自备能源可使用24小时，持续行军速度至少每分钟300~400m，同时安装GPS、夜视装备等。

虽然目前美军的外骨骼装备研制主要针对后勤用途，但是考虑到其潜在的能力巨大，不排除其在将来成为单兵武器平台的可能性。

洛马公司和雷神公司认为，只要能够获得持续的经费支持，外骨骼装备将在5年内列装美军部队。

2、军用巡检机器人已得到大量应用

军用巡检机器人早已被大量应用，以履带式为主，用于侦察、排爆等。

其中排爆机器人用视频、红外、微光仪等探测周围的危险，是专门用来扫除地雷和水雷的军用机器人。

在世界上许多战乱国家中，散布了很多未爆炸的各种弹药和地雷。

例如，海湾战争后的科威特和伊拉克边境一万多平方公里的地区内，有16个国家制造的25万颗地雷，85万发炮弹，以及多国部队投下的布雷弹及子母弹的2500万颗子弹，其中至少有20%没有爆炸，排爆机器人的现实需求非常大。

机器人探雷及扫雷的速度快，可以避免士兵伤亡。

例如，北约联合部队在波黑的扫雷行动中，豹式扫雷车在2天之内扫除了71颗杀伤地雷。

该机器人在6h内的扫雷面积相当于30个有经验的工兵同期内扫雷面积的15～20倍。

美国iRobot是轻型排爆机器人（PackBot）的重要参与者。

iRobot公司生产的Packbot机器人目前有3种型号：

侦察型、探险型和处理爆炸装臵型，该机器人搭配了一个爆炸物感应系统，有效地探测炸弹。

美国陆军在2007年授予了iRobot一份价值2.86亿美元的合同，以购买3000个排爆机器人和备件/服务，均价约10万美元/台。

iRobot公司已向全球国防及民防部门输送机器人超过5000台次。

在伊拉克、阿富汗战争中，约4500台Packbot被派遣到作战第一线，成为士兵作战的重要一员。

2011年，PackBot作为第一个深入日本福岛，参与核泄漏事故救援工作的机器人，为日本核泄漏事故的救援工作提供很多重要的信息资料。

3、军事武装机器人，强杀伤力战争的“灵丹妙药”

由于现代武器系统正在朝着自动化、智能化、发射后不用管、杀伤力更大的方向发展，战争更加激烈、残酷、多变，破坏性更强，消耗更大，人员生命在战争中受到的威胁也更大。

因而，用机器人代替真人，在战争中从事最危险的工作，已成为目前各国军用机器人发展的重点方向。

这就为地面作战机器人在军事领域内的应用提供了广阔的前景，是加速地面作战机器人发展的强大推动力。

现实中武装机器人外形不一定是人形，完全可能是多种形态。

“剑”式武装机器人是美军第一种参与地面实战的机器人，它主要用于发现、定位和攻击敌军车辆和人员。

这种机器人只有0.9米高，最高时速9公里，能够轻易通过楼梯、岩石堆和铁丝网，在雪地及河水中也能行走自如。

它备弹200发，装备一挺经过改造的M249型机枪，射速高达每分钟1000发，火力强度足以与一挺压制重机枪媲美。

4、士兵物资消耗量持续增长，军用搬运机器人前景广阔

古代作战讲究“兵马未动，粮草先行”，物资消耗巨大的现代战争则更为重视战争物资的后继。

现代战争对国防装备物资资源的消耗品种繁多、数量剧增，从第一次世界大战到马岛战争，按每个士兵所需的物资日耗量计算，其消耗量不断上升。

一次大战为6公斤，二次大战为20公斤，60年代的局部战争为90公斤，70年代为250公斤，80年代达到300公斤。

随着现代战争形势的多样化，预计每个士兵物资日消耗量还将继续增长，面对如此大的消耗量，战役前后方之间需要强有力的搬运系统来连接。

BigDog是军用搬运机器人中的典型代表，生产于2005年，用于为士兵运送弹药、食物和其他物品，能够驼运30公斤的物资，以平均每小时6.43公里的速度在各种复杂地形上行走。

BigDog的成功在于能够真正模仿四足动物的行走，并装有视觉系统。

Bigdog还未正式加入美国陆军，但波士顿动力研制的战场负重机器人已从Bigdog进化成AlphaDog。

中国是联合国115个维和出兵国中派出工兵、运输和医疗等保障分队最多的国家。

我国多年来专注军用搬运机器人技术的研发，我们预计未来中国将出现越来越多的军用搬运机器人，在工程保障与人道主义救援中发挥出重要作用。

5、无人战斗机未来有望成为主流的空中战机

无人机属于广义的机器人——空中机器人，是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装臵操纵的无人驾驶飞行器。

无人机由于其无需人员驾驶，所以能执行更危险的任务，无人机技术广泛的应用在侦查搜索领域。

无人机和机器人战士一样，预计将是10~20年就可以看到的、主要的空中战斗机器。

美国是目前全球范围内在无人机领域技术领先的国家，主要有“全球鹰”、“捕食者”、“死神”等系列型号。

捕食者基型单价为250万至450万美元，全球鹰目前造价4500万至5000万美元；外销型号极昂贵，2012年12月，美国销售韩国4架“全球鹰”无人机，报价12亿美元。

如果考虑到无人机所需的地面站、控制中心、控制人员等，所需费用可能需多倍增加。

2014年8月，美国空军与诺斯罗普•格鲁曼公司签订价值2.4亿美元的合同，订购3架安装增强集成传感器组件和机载信号情报有效载荷（ASIP）的“全球鹰”无人机。

虽然先进无人机价格昂贵，但无人机的某些能力也远超传统战机。

例如“全球鹰”机载燃料超过7吨，最大航程可达25945千米（传统战机的5~10倍），自主飞行时间长达41小时，可以完成跨洲际飞行。

捕食者攻击作战能力较强，最大活动半径3700km，最大续航时间60小时，该机装有光电/红外侦察设备、GPS导航设备和具有全天候侦察能力的合成孔径雷达。

先进无人机比战斗机更昂贵、技术更复杂、航电系统要求更高，一般造价高达几百万美金、能进行超远程侦察、投弹、轰炸。

由于我国在发动机技术、大规模集成电路技术、材料工艺技术等领域没有掌握核心技术，目前我国大多数无人机更多是造价比较低的小型无人飞行器，技术在世界上仍然处于第二梯队，仍需要长期研发。

二、国内外军用机器人研究升温，美国走在全球前列

1、进入21世纪后，军用机器人专利申请快速增长

截止至2010年5月6日，专利数量4372件（由于军用机器人涉及到国防专利，以上数据未涵盖国防专利）。

从20世纪60年代起就开始了军用机器人专利的申请，80和90年代是稳步发展时期。

进入21世纪后，军用机器人的专利申请呈现迅速增长的态势。

在2000年仅有208件，而到了2006年，就增长为607件（由于专利的公开或授权存在一定的滞后期，近2007-2009年数据仅供参考）。

表明近年来军用机器人的研发非常活跃，相关技术越来越受到关注，正处于高速发展阶段。

在军用机器人专利受理数量方面，排在前六位的国家依次为美国、日本、中国、英国、德国和韩国，其中美国远远领先于其他国家和地区。

美国近年来申请了相关专利2093件，约占全部专利的50%，排在第二位的日本与第三位的中国分别为870件与315件。

从申请主体来看，排名前十位的专利申请人中，5位来自美国，3位来自日本，2位来自中国（中国科学院和北京航空航天大学）。

其中排在前五位的依次是：

美国Honeywell、美国Boeing、美国LockheedMartin，日本三菱和日本雅马哈并列第四。

重点发展方向包括无人飞行器、微处理器等。

在无人机中、地面机器人、水下机器人三大类军用服务机器人中，无人飞行器的研究最为广泛，其次为微处理系统和二维定位。

2、各国军用机器人研究计划

（1）美国

作为世界头号军事强国，美国对无人作战系统的重视程度是最高的。

其军用机器人技术无论是在基础技术、系统开发和实战检验上都处于世界领先地位，涵盖陆、海、空、天等各兵种。

美国早在2000年投入1270亿美元的专项经费用于无人作战装备的研发，拟组建18种机器人构成的作战兵团，计划10年内使智能战争机器人成为美军的主要战斗力。

美国在2007年发布了《无人系统路线图》（UnmannedSystemsRoadmap），包括无人机系统、无人地面系统、无人水下系统。

该路线提供了全方位国防对无人系统及其相关技术的愿景。

目前，美军拥有超过7500架无人机和1.5万个地面机器人，并已形成了包括空中、地面、海上无人系统在内的全方位的无人化武器体系，一些无人作战系统已经经受了实战的考验。

而被美军列入研制计划的智能化军用机器人已超过100种。

根据计划，到2015年前后，无人作战系统在美军作战平台中的比例将达到三分之一。

（2）欧洲各国

英国目前研制的地面机器人当中，属“手推车”遥控车最为有名，主要用于清理爆炸物，其中最新型号为MK8型。

该车目前已生产500多辆，装备40个国家。

其中一种称为红火（Redfire）的变型车曾在1982年的马尔维纳斯群岛战争中用于扫雷。

法国AID公司研制一种RM200型（6*6）轮式机器人车辆，用电缆控制，车重250千克，用蓄电池供电驱动，主要用于清理炸弹等。

德国目前有14家公司和一些大学研究机构从事机器人研究。

陆军也积极给予资助，并考虑若干应用范围。

欧洲无人战斗机“神经元”是由法国领导，瑞典、意大利、西班牙、瑞士和希腊参与研制的，可以在不接收任何指令的情况下独立完成飞行，并在复杂飞行环境中进行自我校正，此外它在战区飞行速度超过现有一切侦察机。

2012年12月1日，“神经元”在法国南部达索航空公司的一处基地成功进行了首次试飞，法国国防部称这次试飞展示了“下一代战斗机”，开创了战斗机的新纪元。

（3）日本

日本有“机器人王国”之称，致命大公司如日立、索尼都在从事机器人的研发和制造，民间也有很多人投资，参与机器人的设计开发。

一切服务机器人、清洁机器人及自动驾驶机器人等，只要技术成熟，随时都可以转为军用机器人，并投入生产。

日本自卫队已完成了一项机器人野战应用可行性的研究，执行了一项10年研究计划。

计划分为近期、中期及长期三个目标。

近期计划的目标是开发探雷及排雷机器人；中期目标是使机器人在不平的地面，并具有半自主控制能力；长期目标是推进特别研究。

1991年，日本就开始进行地面军用机器人研究。

他们的目标是，研究出一种机器人，使之具有类似坦克的功能，并可在各种地形上自主决策行驶。

（4）韩国

韩国军方为实现打造机器军团的计划，预计到