一、行業概述
外骨骼機器人是一種結合了人的智能和機械動力的可穿戴裝備,通過裝置機械能量來增強人類行走運動及重物負荷等能力。這種技術不僅可為力量不足的使用者提供醫療康復和運動支撐等功能,還可幫助使用者完成長途行軍和負重搬運等任務。外骨骼機器人基于仿生原理、人體工程學設計以及信息控制技術,融合了生物運動學、機器人學、信息科學、人工智能等多學科知識。
二、行業現狀
1. 市場規模
近年來,我國人口老齡化進程加快及勞動力人口下降,刺激了外骨骼機器人的需求增長。根據數據,2016-2022年我國65歲及以上人口數量由15003萬人增長至20056萬人。同時,工業從業人員的數量也在下降,如裝卸搬運類人數由60.4萬人下降至60.2萬人,建筑業類人數由2164.0萬人下降至1957.6萬人。這些變化推動了外骨骼機器人在醫療、工業和軍事等領域的應用。
從市場規模來看,2016-2020年我國外骨骼機器人市場規模由0.03億元增長至2.5億元。根據中研普華產業研究院的《2024-2029年外骨骼機器人產業現狀及未來發展趨勢分析報告》分析,隨著外骨骼機器人行業產品性能的提升和下游需求增長,預計2025年我國外骨骼機器人市場規模將達42億元。
全球范圍內,2024年全球外骨骼機器人市場規模約30.7億元,預計未來將持續保持平穩增長的態勢,到2031年市場規模將接近214.1億元,未來六年CAGR為32.2%。這些數據表明,外骨骼機器人市場在全球范圍內都具有巨大的發展潛力。
2. 技術發展
我國的外骨骼機器人還處于技術迭代和升級階段,但國家政策的支持為外骨骼機器人提供了良好的發展環境。近年來,國內外骨骼行業初創企業不斷將新獲得的融資投入技術研發,解決產品在人機交互等方面的問題,促進了行業產品的升級。
外骨骼機器人亟需突破的技術點包括人機耦合、人體運動意圖識別、助力效能與評估方法、自適應性等。科研人員需要在新機理、新結構、新材料、新能源、新傳感、新驅動、新算法、新策略等方面開展深入研究,以突破關鍵共性技術。
3. 應用領域
外骨骼機器人按應用領域劃分,可以分為軍用外骨骼機器人、康復型外骨骼機器人和工商用外骨骼機器人。按結構劃分,可以分為上肢外骨骼機器人、下肢外骨骼機器人、腰部外骨骼機器人和軟體外骨骼機器人。
軍用外骨骼機器人:主要用于增強士兵的負重能力和耐力,執行更加艱難的任務。
康復型外骨骼機器人:主要用于醫療康復領域,幫助癱瘓患者康復鍛煉和功能重建,提高老年人或殘疾人的行走能力。
工商用外骨骼機器人:主要用于工業和商業領域,增強負重能力、減輕勞動壓力、減少勞動者勞損等。
三、行業重點分析
1. 政策支持
國家政策的支持為外骨骼機器人行業的發展提供了良好的環境。早在2016年,工信部、發改委等部門在《機器人產業發展規劃(2016-2020年)》中提出要在行動障礙人群中開展外骨骼機器人試點示范。2017年,科技部等部門出臺了《“十三五”健康產業科技創新專項規劃》,專門提出要開發外骨骼機器人等康復輔具。
近年來,政府部門通過招標等方式,為外骨骼機器人項目的開展提供政策支持和財政資金。這些政策的制定和完善有助于推動外骨骼機器人技術的發展,促進其在醫療康復、助力勞動力等領域的廣泛應用。
2. 融資加速
外骨骼機器人企業不斷獲得的融資投入技術研發,解決了產品在人機交互等方面的問題,促進了行業產品的升級,推動了行業的進一步發展。例如,一些初創企業通過融資,不斷投入研發,提升產品的性能和用戶體驗。
3. 產業鏈分析
外骨骼機器人產業以中游外骨骼機器人制造商為核心,上游主要包括核心技術系統及硬件,下游是其應用領域。
上游:傳感系統、控制系統、驅動系統是三大關鍵系統,而機械系統、動力系統作為支撐配備。上游核心產品把控傳感器、表面肌點信號采集儀、控制軟件、伺服電機、伺服驅動器、減速器等。
中游:按應用領域劃分,外骨骼機器人可以分為軍用外骨骼機器人、康復型外骨骼機器人和工商用外骨骼機器人;按結構劃分,可以分為上肢外骨骼機器人、下肢外骨骼機器人等。
下游:主要的領域包括醫療康復、軍用領域、工商業領域、個人應用等。
4. 市場競爭
從市場競爭格局來看,國外在外骨骼機器人領域整體上領先于國內,但尚未形成絕對優勢。國內在智能外骨骼機器人技術研發和產業化經驗積累方面追趕勢頭迅猛。
國內市場上,一些代表性企業如大艾機器人、邁步機器人、布法羅機器人在醫療領域具有重要地位;傲鯊智能、邁寶智能科技、鐵甲鋼拳等則在工商業及軍事領域具有較大影響力。這些企業通過不斷的技術創新和產品研發,提升了外骨骼機器人的性能和用戶體驗。
四、發展趨勢分析
1. 產品國產化、高端化、智能化
據中研普華產業研究院的《2024-2029年外骨骼機器人產業現狀及未來發展趨勢分析報告》分析預測
隨著機器人、傳感技術、計算機科學、人工智能、神經工程以及腦科學等相關技術的發展融合,智能機器人在工業、服務、軍事等領域得到了長足的發展和應用。外骨骼機器人作為典型的人機緊耦合系統,將朝著國產化、高端化、智能化的方向發展。
國產化方面,國內企業在技術研發和產業化經驗積累方面不斷追趕,未來有望打破國外企業的技術壁壘,實現產品的自主化生產。
高端化方面,隨著消費者對產品性能和品質的要求不斷提高,外骨骼機器人將朝著更加高端、精細的方向發展,滿足更多高端用戶的需求。
智能化方面,通過引入人工智能、機器學習等技術,外骨骼機器人將具備更加智能的感知、決策和控制能力,提高產品的智能化水平和用戶體驗。
2. 市場規模持續增長
未來,隨著外骨骼機器人行業產品性能的提升和成本的下降,下游不斷增長的需求將刺激行業市場規模的不斷增長。醫療康復領域外骨骼機器人產品的技術進步將帶動工業用外骨骼機器人及助力助行外骨骼機器人的產品迭代,外骨骼機器人的應用市場將進一步拓展。
預計到2028年,中國外骨骼機器人市場規模將達到24億元,2023-2028年年均復合增長率(CAGR)約為50%。全球范圍內,預計到2030年,外骨骼機器人產業將趨于成熟,市場穩步增長,全球市場規模將達68億美元。
3. 多領域應用拓展
外骨骼機器人的應用領域將不斷拓展,從醫療康復、軍事、工業等領域向更多領域延伸。例如,在農業領域,外骨骼機器人可以幫助農民進行重物的搬運和作業,減輕勞動強度;在太空探索領域,外骨骼機器人可以增強宇航員的負重能力和耐力,提高太空作業的效率。
此外,隨著技術的不斷進步和創新,外骨骼機器人還將向更高精度、更高穩定性和更智能化方向發展。例如,配備人造肌肉的機器人將廣泛應用于醫療、制造等領域,增強機器人的靈活性和響應速度。
4. 群體機器人技術
群體機器人技術模仿昆蟲集體行為,通過多個機器人相互協作,完成復雜且大規模的任務。這些機器人可以共享信息、協調行動,并根據環境變化做出適應性調整。預計到2025年,群體機器人將在多個領域發揮重要作用。
在災難響應中,群體機器人能夠執行大范圍的搜索與救援任務,快速覆蓋大片區域并提供實時數據。在農業中,群體機器人可以協同進行作物監控、灌溉與收割。群體機器人技術的分散性和高度可擴展性,使其在需要協調和適應性的大規模任務中展現出巨大的潛力。
外骨骼機器人作為一種結合了人的智能和機械動力的可穿戴裝備,在醫療、軍事、工業等領域具有廣泛的應用前景。隨著技術的不斷進步和創新,外骨骼機器人將朝著國產化、高端化、智能化的方向發展,市場規模將持續增長,應用領域將進一步拓展。
國家政策的支持和融資的加速為外骨骼機器人行業的發展提供了良好的環境。未來,外骨骼機器人將在更多領域發揮重要作用,為人類的生產和生活帶來更多便利和效益。
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