人们迷恋了机器人几个世纪，从最初的发条玩具到现在电力、人工智能驱动的现代机器人，不长不短已经有大概500多年了。机器人已经在多个方面改变了人们的生活方式。近年来，越来越多的专家学者注意到生物的柔性与灵活性，提出了仿生柔性机器人概念，使其成为机器人领域的一个研究热点。
起步较晚的国内工业机器人技术代差明显。我国工业机器人产业化起于2000年，而工业机器人“四大家族”：库卡、ABB、安川、发那科公司分别在1974年、1976年、1978年和1979年开始了全球专利布局。
目前，这四家企业在中国市场占有率总共达到八成以上，前三家在全球的机器人销量都突破了20万台，且在我国申请大量本土专利，工业机器人国产化进程缓慢。
工业机器人核心零部件关键技术主要分为以下三类:控制器(控制技术)，减速机，机器人专用伺服电机及其控制技术。
其一，采购方对精度的高要求导致投入期昂贵且持续时间长。
汽车业是工业机器人最主要的应用领域。在中国，50%的工业机器人应用于汽车制造业，其中50%以上为焊接机器人;在发达国家，汽车工业机器人占机器人总保有量的53%以上。据统计，世界各大汽车制造厂，年产每万辆汽车所拥有的机器人数量为10台以上。
由于汽车工业对焊接的精度要求极高，采购后出于稳定生产的考量不会轻易更换生产线，新进入者投入期花费昂贵且研发时间漫长。
其二，需求分散无法促成国内工业机器人规模化优势，盈亏平衡点不断提高。
国产工业机器人主要会集中使用到非汽车行业的新兴领域，六轴工业机器人年出货量2000~3000台的公司已经是目前国产自主品牌中出货量较大的企业，而且现在行业有一种趋势，随着外资、合资品牌工业机器人逐渐降价，国产自主品牌工业机器人的盈亏平衡点被不断抬高。
下图表达了“价格-销量-成本-研发”的困境循环。
因上述两点，国内目前的工业机器人企业普遍集中于系统集成领域，毛利率低订单分散。
受限于无法掌握三大零部件核心技术，国内的机器人的产品以系统集成为主，占比约为64%，系统集成的项目大部分是非标准化的，订单驱动员工人数同比例增长，在生产和销售上未能形成规模效应。
单个公司市场份额较小，行业竞争格局较为分散。核心技术的缺失和订单的非标准化导致了国内传统工业机器人企业的ROE难以提升。
柔性机器人目前分为工业和生物两大类，主要对应了制造业和医疗行业的需求。
一般情况下，把柔性机器人分为两类，一类是模拟生物的柔性与灵活性创造的仿生柔性机器人，另一类则是运用机器视觉的六轴以上工业机器人。
两类不完全独立，只是第一种偏向于医疗，后一种更适用于制造业。柔性机器人主要由易变形的物质组成，如液体、凝胶和弹性体，它们与生物组织和器官的弹性和流变特性相匹配。
柔性机器人 “Octobot”
这一新兴的弹性柔软、多功能和生物激发的机器代表了一种令人兴奋的、高度跨学科的工程范式，它将彻底改变机器人在医疗保健、野外探索和合作人类互助中的作用。
工业级柔性机器人更多的是指机器感知与传统工业机器人结合的高智能化机器人。
工业级柔性机器人更多的指的是运用机器视觉定位系统，通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
典型的工业机器人视觉系统由三大部分组成：图像采集部分、图形处理部分、运动控制部分。视觉系统一般由硬件和软件组成。硬件一般包含:相机、光源、图像采集卡。
视觉软件一般会安装在PC端，或者集成在触摸屏中。一般的工作流程是首先选取被跟踪物体的局部图像，该步骤相当于离线学习的过程，在图像中建立坐标系以及训练系统寻找跟踪物。
学习结束后，图像卡不停地采集图像，提取跟踪特征，进行数据识别和计算，通过逆运动学求解得到机器人各关节位置给定值，最后控制高精度的末端执行机构，调整机器人的位姿。
材质、驱动原理和机器视觉的融入帮助柔性机器人拥有更大的应用范围。
柔性机器人具有一定的分布变形，在理论上可以具有无穷多的分支。这就导致了一个超冗余的配置空间，在这个空间中，机器人的尖端可以达到三维工作空间中的每一点，而机器人的形状或配置是无限的。
由于柔性机器人更好的伸缩性，可以与障碍物保持一致。因此，它们可以携带柔软而易碎的有效载荷而不会造成伤害。
利用应变变形，它们可以通过小于其名义尺寸的开口进行挤压。这使它们成为了适用于类人机器人的理想应用，比如与人互动而不造成伤害、服务和喷漆的工业机器人，它们需要高度的灵活性才能到达狭窄的空间，医疗机器人，特别是用于外科手术的机器人，以及在非结构化环境中操作的国防和救援机器人。
医疗机器人是柔性机械人最典型并商用化的应用。医疗机器人是指用于医院、诊所的医疗或辅助医疗的机器人，大致可以分为手术机器人、康复机器人、护理机器人、救援机器人和转运机器人。
其中，手术机器人在现阶段已经实现产业化和商业化，且大规模用于临床。最为典型的产品就是美国直觉外科公司(IntuitiveSurgical)的达芬奇外科手术机器人。达芬奇手术机器人又称“内窥镜手术器械控制系统”。
由总部位于美国加利福尼亚州阳光谷1995年成立的直觉手术机器人公司自行设计、生产及销售。
随着基础零部件技术的成熟，未来医疗机器人的发展将更侧重于机器视觉和感知。
根据目前达芬奇手术机器人的技术水平以及全球其他相关技术的研发，未来手术机器人的技术发展方向在于力触觉反馈系统、导航定位系统和自然腔道机器人系统。
现阶段应用于腹腔镜临床手术的机器人大多采用视觉反馈系统，外科医生在控制机械臂做手术时，需要通过分析视觉信息，实时判断器械对组织的作用力以及其他组织特征，一定程度上影响手术效率。
因此，力触觉反馈系统将成为机器人技术研发的重点方向。
手术导航系统使医生在微创手术时能了解手术工具相对于解剖结构的位置。在手术导航系统出现之前，医生只能依靠内镜进行微创手术，或实施开放式手术。
相比开放性手术，微创手术有创伤小的优势;相比内窥镜介导下的微创手术，手术导航系统导航下的微创手术有精度高、使用范围广的优势。
手术导航系统一般包括三个模块，具体如下表。
全球2021年市场规模将达200亿美元，市场重心将逐渐迁至亚洲。
根据WinterGreenResearch数据，2014年全球手术机器人市场规模达到32亿美元，预计在2021年达到200亿美元，复合增长率约为30%。
现阶段，北美市场为最大市场，而由于政府医疗投入加大，医疗系统重组和人们对微创手术意识加强，未来市场重心将逐渐往亚洲市场转移。
根据直觉外科公司报告，在已获得认证资质的国家中，全球每年有400万台手术能够使用达芬奇手术机器人完成，市场潜在规模巨大(按1%渗透率、200台手术/年、1000美元/台手术材料服务费估算，设备需求2万台，材料服务市场40亿美元/年)。
在手术机器人最为普及的美国，除前列腺、组织细胞瘤等手术以外，开放式手术(如结直肠、疝气、心胸等)仍更为普遍，手术机器人具有发展潜力。
考虑潜在购买方需求数量以及适应症市场规模两方面因素，中性估算国内手术机器人规模75.35亿/每年。
中国目前约有2000家三级医院、7000家二级医院，我们以5000台潜在需求、以每台手术机器人50万美元估算，潜在手术机器人设备市场规模约25亿美元(约150亿元)；以每台机器人一年开展200台手术，每台手术1000美元的材料收入估算，手术材料潜在市场规模10亿美元/年(约60亿元)。
根据手术机器人的适应症对每年市场规模进行了测算，认为手术机器人国内潜在市场空间为136.73亿元/年。其中，泌尿外科和妇科市场规模为15.73亿元，普外科为58.3亿元，心脏外科为62.7亿元。
根据以上数据，从保守、中性和乐观三种测算来看，现阶段我国每年手术机器人服务市场的规模为23.76亿元、54.27亿元和75.35亿元。但随着手术机器人成本降低以及技术水平提高，其在普外和心脏外科的渗透率也会提高，市场规模将进一步扩大。
柔性工业机器人不仅可以保持原有机器人的功能，更可以拥有更多的灵活度。业界将大于6轴的机器人均称为柔性机器人，所谓工业机器人的轴可以用专业的名词自由度来解释，如果机器人具有三个自由度，那么它可以沿x，y，z轴自由的运动，但是它却不能倾斜或者转动。
当机器人的轴数增加，对机器人而言，就是更高的灵活性。五轴是许多工业机器人的配置，这些机器人可以通过x，y，z三个空间周进行转动，同时可以依靠基座上的轴实现转身的动作，以及手部可以灵活转动的轴，增加了其灵活性。
六轴机器人可以穿过x，y，z轴，同时每个轴可以独立转动，与五轴机器人的最大区别就是，多了一个可以自由转动的轴。六轴机器人的代表就是优傲机器人，通过机器人身上的蓝色盖子，可以很清楚得计算出机器人的轴数。
七轴机器人，又称为柔性(冗余)机器人，相比六轴机器人额外的轴允许机器人躲避某些特定的目标，便于末端执行器到达特定的位置，可以更加灵活的适应某些特殊工作环境。
柔性机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。
把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。
当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。
在原有工业机器人基础上，通过增加摄像头、传感器等机器感知部件，结合深度学习算法进行自身的判断和操作。
优势在于现有的系统通常只能在严格控制的环境中工作，但视觉工业机器人摆脱了这种束缚，可适用于零售仓库等非结构化场景。
通过建立一个挑选成功和失败的案例数据库，并将这个库合并到一个“深度神经网络”中，使机器人能够根据其成功和失败的库，将其当下面临的问题与过去的成功结果进行匹配。
我国在海康威视、旷视、商汤等机器视觉企业的带领下，在机器视觉领域已处于世界领先地位，通过与工业机器人的结合，可大大提升产品附加值，改变国内企业毛利率过低无产品定价权的现状。
仓库自动化、物流无人化等非标环境将成为更主要的应用领域，行业增速将超30%。
根据HIS的预测，全球仓储自动化市场预计在现在至2020年之间将以20-25%的年复合增长率增长。
其核心设备—自动化导向车辆的需求在过去两年中增长了约35%，预计将在到2020年的年均复合增长率为25-30%。我国目前较低的机器视觉机器人比例也将在未来助推行业的高速发展，整体行业有望保持超过30%的增长。
