機(jī)器人按應(yīng)用不同可分為工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是一種能夠通過自動控制對各種作業(yè)進(jìn)行控制的工業(yè)用機(jī)械，一般由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。

工業(yè)機(jī)器人是先進(jìn)制造技術(shù)和自動化裝備的典型代表，它是集機(jī)械、電子、自動控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能、通訊與網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的重要的現(xiàn)代制造業(yè)自動化裝備。工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替工人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時(shí)間作業(yè)，或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在機(jī)械工業(yè)中的沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、零部件加工和簡單裝配、檢測等工序上，以及在核工業(yè)、航空航天等部門中，完成有害物質(zhì)的搬運(yùn)或工藝操作。

機(jī)器人在三種工況下最有發(fā)展?jié)摿Γ喝瞬荒芨傻模ㄈ缥ｋU(xiǎn)工況、太空深海極端環(huán)境作業(yè)等）、人干不好的（如高精度復(fù)雜工藝）和人不愿干的（如單調(diào)重復(fù)性勞動、重體力勞動等）。發(fā)達(dá)國家的制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于不同門類的工業(yè)生產(chǎn)中。伴隨著自動化技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)器人應(yīng)用也從簡單勞動階段逐漸過渡到人機(jī)搭配，人機(jī)協(xié)調(diào)生產(chǎn)階段。

一、工業(yè)機(jī)器人行業(yè)概述

工業(yè)機(jī)器人目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車及汽車零部件制造業(yè)、機(jī)械加工行業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)、食品工業(yè)、物流行業(yè)等諸多領(lǐng)域。2014年，ABB、發(fā)那科、庫卡、安川這四大家族機(jī)器人業(yè)務(wù)收入約55億美元，占了全球工業(yè)機(jī)器人約50%的市場份額，占中國高達(dá)70%的市場份額。縱觀四大家族的機(jī)器人發(fā)展歷程，ABB和安川電機(jī)最早從事電力電機(jī)設(shè)備，發(fā)那科從事數(shù)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)，庫卡專注于焊接設(shè)備生產(chǎn)，在逐漸掌握了機(jī)器人本體和核心零部件的生產(chǎn)技術(shù)后，逐漸成為機(jī)器人行業(yè)的巨頭。

工業(yè)機(jī)器人四大家族

近年來，我國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)快速發(fā)展，目前已經(jīng)成為全球工業(yè)機(jī)器人最重要的市場。隨著工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于汽車、電子、金屬和機(jī)械等領(lǐng)域，機(jī)器人替代人工生產(chǎn)是未來制造業(yè)必然的發(fā)展趨勢，現(xiàn)階段，美日歐機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入智能化時(shí)代，而中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展孕育期，發(fā)展勢頭迅猛。

我國工業(yè)機(jī)器人銷量與全球工業(yè)機(jī)器人銷量的對比

二、工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈概況

工業(yè)機(jī)器人行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈由上游核心零部件、中游工業(yè)機(jī)器人本體、下游應(yīng)用端系統(tǒng)集成組成。根據(jù)工信部《關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，到2020年，要建立完善的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)體系，產(chǎn)業(yè)銷售收入超過3萬億元，實(shí)現(xiàn)裝備的智能化及制造過程的自動化。隨著相關(guān)政策與資金的逐步落實(shí)，將有力促進(jìn)我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。

工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈國內(nèi)外公司分布

 

1、產(chǎn)業(yè)鏈上游——零部件

工業(yè)機(jī)器人的核心零部件主要包括減速器、伺服電機(jī)和控制器。機(jī)器人的工作過程是由控制器發(fā)指令給伺服機(jī)構(gòu)，驅(qū)動伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過減速器執(zhí)行指令動作。三大核心零部件中技術(shù)門檻最高的是減速器，其次是伺服電機(jī)，最后是控制器。從成本角度來看，減速器、伺服電機(jī)和控制器的成本占機(jī)器人總成本的比例依次降低,它們共同決定了工業(yè)機(jī)器人的性能、質(zhì)量和價(jià)格。

受制于國內(nèi)基礎(chǔ)工業(yè)的差距，國內(nèi)在機(jī)器人關(guān)鍵零部件伺服電機(jī)、減速器、控制器等方面自主生產(chǎn)能力較弱，需要大量進(jìn)口，因而削弱了國產(chǎn)機(jī)器人的整體成本優(yōu)勢。特別是核心零部件——減速器，國內(nèi)企業(yè)購買減速器的價(jià)格是國外企業(yè)的5倍左右。伺服電機(jī)、控制器等關(guān)鍵零部件的購買價(jià)格也高于國外同類產(chǎn)品。對國內(nèi)機(jī)器人廠家而言，減速器與伺服電機(jī)目前難以突破的核心在于基礎(chǔ)工業(yè)，如材料、熱處理工藝、精加工工藝等。而這些并不是機(jī)器人廠商所能決定的，需要國內(nèi)整個(gè)基礎(chǔ)工業(yè)和加工水平的積累提升。

減速器

 

減速器是工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)中最核心的部件，占了一臺機(jī)器人總成本的35%之多。機(jī)器人用減速器主要分為諧波減速器和RV減速器。諧波減速器用于小型機(jī)器人或大型機(jī)器人的末端軸，其對柔輪材料的抗疲勞強(qiáng)度、加工和熱處理要求較高，工藝復(fù)雜。日本的哈默納科(Harmonic Drive)公司在全球諧波減速器市場占有率高達(dá)80%。RV減速器適用于重載機(jī)器人，相比諧波減速器，RV減速器具有更高的疲勞強(qiáng)度、剛度和壽命。日本納博特斯克(Nabtesco)公司在RV減速器市場占有全球60%的市場份額。國內(nèi)還沒有能夠提供規(guī)模化且性能可靠的精密減速機(jī)的企業(yè)，這導(dǎo)致國內(nèi)機(jī)器人成本較高，精密減速器成為制約國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人成本降低的第一因素。

機(jī)器人用伺服電機(jī)要求控制器與伺服之間的總線通訊速度快;伺服的精度高;另外對基礎(chǔ)材料有加工要求。伺服電機(jī)的主流供應(yīng)商有日本的松下、安川和歐美的倍福、倫茨等，國內(nèi)匯川技術(shù)等公司也占據(jù)一定的市場份額。

 

控制器

機(jī)器人控制系統(tǒng)是機(jī)器人的重要組成部分，用于對機(jī)器人進(jìn)行控制，以完成特定的工作任務(wù)。相對來講控制器是三大核心零部件中開發(fā)難度最低的，控制器由軟件和硬件兩部分構(gòu)成，軟件是核心技術(shù)(如控制算法、系統(tǒng)構(gòu)架等)。國內(nèi)機(jī)器人本體廠商大多具備硬件研制技術(shù)，而軟件方面與國外成熟產(chǎn)品仍有差距。

2、產(chǎn)業(yè)鏈中游——機(jī)器人本體

工業(yè)機(jī)器人本體按照機(jī)械結(jié)構(gòu)可以分為直角坐標(biāo)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人、關(guān)節(jié)型機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人等。

直角坐標(biāo)機(jī)器人的三個(gè)軸運(yùn)動相互獨(dú)立，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，定位精度高，但運(yùn)動速度低，占地面積較大，密封性差；SCARA機(jī)器人也叫水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人，具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動軸和一個(gè)垂直運(yùn)動軸，工作范圍大，占地面積小，但控制系統(tǒng)相對復(fù)雜；并聯(lián)機(jī)器人輕量、速度快，精度誤差不會累積，多用于拾取搬運(yùn)等操作；關(guān)節(jié)型機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)多方向的自由運(yùn)動，工作空間大，但控制涉及復(fù)雜耦合問題，是最通用也最復(fù)雜的一類機(jī)器人，一般設(shè)計(jì)為六軸或四軸，通過六個(gè)軸或者四個(gè)軸的耦合運(yùn)動來完成某項(xiàng)指令功能；柔性機(jī)器人也稱人機(jī)交互機(jī)器人，是從機(jī)器人設(shè)計(jì)角度，使機(jī)器人避免隔離，能夠與人交互完成某項(xiàng)工作。

并聯(lián)機(jī)器人

關(guān)節(jié)型機(jī)器人

在機(jī)器人本體制造領(lǐng)域，ABB、發(fā)那科、庫卡、安川四大家族占據(jù)我國70%的市場份額，特別是相對高端的多關(guān)節(jié)機(jī)器人和SCARA機(jī)器人，90%以上的市場份額均被外資品牌占據(jù)，而相對簡單的直角坐標(biāo)機(jī)器人國產(chǎn)品牌占比相對較高。

不同本體機(jī)器人的全球銷售情況

3、產(chǎn)業(yè)鏈下游——系統(tǒng)集成

機(jī)器人系統(tǒng)集成是指在機(jī)器人本體上加裝夾具及其他配套系統(tǒng)以完成特定的使用功能。目前我國眾多企業(yè)集中在機(jī)器人系統(tǒng)集成這一塊。

從模式對標(biāo)角度看，國內(nèi)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展更接近于美國模式，即以系統(tǒng)集成商為主，單元產(chǎn)品外購或貼牌，為客戶提供交鑰匙工程。系統(tǒng)集成商要具有產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力、項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，并在對用戶行業(yè)深刻理解的基礎(chǔ)之上，提供可適應(yīng)各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化、個(gè)性化成套裝備。

SCARA機(jī)器人

從產(chǎn)業(yè)鏈的角度看，機(jī)器人本體(單元)是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而下游系統(tǒng)集成則是機(jī)器人商業(yè)化、大規(guī)模普及的關(guān)鍵。本體產(chǎn)品由于技術(shù)壁壘較高，具有一定壟斷性，議價(jià)能力較強(qiáng)，利潤率較高。而系統(tǒng)集成的壁壘相對較低，與上下游議價(jià)能力較弱，利潤水平不高，但其市場規(guī)模遠(yuǎn)大于本體市場。

直角坐標(biāo)機(jī)器人

三、國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展利好因素

雖然面臨國外工業(yè)機(jī)器人企業(yè)巨大的市場競爭，但國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)商也擁有本土的許多比較優(yōu)勢，包括政策支持、工程師紅利、渠道優(yōu)勢、市場需求旺盛等諸多利好因素。

1、政策紅利 

近期國家出臺了一列扶持該行業(yè)發(fā)展的重大政策，我國政府持續(xù)出臺政策推動工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2013年12月，工信部在發(fā)布的《工信部關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》中明確提到，至2020年我國要形成較為完善的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系，培育3至5家具有國際竟?fàn)幜Φ凝堫^企業(yè)和8至10個(gè)配套產(chǎn)業(yè)集群;工業(yè)機(jī)器人行業(yè)和企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和國際竟?fàn)幠芰γ黠@增強(qiáng)，高端產(chǎn)品市場占有率提高到45%以上，機(jī)器人密度(每萬名員工使用機(jī)器人臺數(shù))達(dá)到100以上，基本滿足國防建設(shè)、國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展需要。

2015年5月，《中國制造2025》發(fā)布，國務(wù)院明確將工業(yè)機(jī)器人列入大力推動突破發(fā)展的十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一，以促進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。

2015年7月，國務(wù)院發(fā)布的《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》指出要大力發(fā)展智能制造。以智能工廠為發(fā)展方向，開展智能制造試點(diǎn)示范，加快推動云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、智能工業(yè)機(jī)器人等技術(shù)在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，推進(jìn)生產(chǎn)裝備智能化升級、工藝流程改造和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享。

2、轉(zhuǎn)型升級的需要 

中國已經(jīng)成為汽車、消費(fèi)電子、通訊終端、家電電器等產(chǎn)品的世界級制造中心，未來發(fā)展必然要向高技術(shù)含量和高附加值的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級，這就需要以工業(yè)機(jī)器人為代表的更加精密的加工與制造手段來滿足國內(nèi)工業(yè)制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的迫切需要。

3、勞動力短缺帶來的需求 

中國正面臨著人口老齡化加速，勞動力成本不斷上升，勞動力人口絕對數(shù)量迅速下降，表現(xiàn)在制造業(yè)方面，就是以操作工人為代表的勞動力嚴(yán)重短缺。人口紅利的消失，未來勞動力的短缺將是一個(gè)中長期現(xiàn)象，制造業(yè)自動化程度提高十分迫切，制造業(yè)進(jìn)入機(jī)器人時(shí)代已是大勢所趨。另外，我國制造領(lǐng)域也備受高成本的勞動力制約，我國勞動者的平均薪資相比10年前已上漲三倍左右，在勞動力成本不斷攀升的情況下，大規(guī)模使用工業(yè)機(jī)器人轉(zhuǎn)型智能制造成為必然發(fā)展趨勢，也是我國未來制造業(yè)的重大發(fā)展戰(zhàn)略。

4、工業(yè)機(jī)器人行業(yè)概述工程師紅利 

我國本土機(jī)器人廠商的一大優(yōu)勢在于工程師紅利，即我國擁有充裕的工程師供給和較低的工程師價(jià)格。歐美日機(jī)器人行業(yè)工程師平均年薪為40萬元人民幣，中國機(jī)器人行業(yè)工程師平均年薪僅為10萬人民幣。工程師紅利優(yōu)勢集中體現(xiàn)在機(jī)器人售前售后服務(wù)和配套軟硬件開發(fā)的成本優(yōu)勢。

5、本土優(yōu)勢 

立足現(xiàn)實(shí)國情，國內(nèi)機(jī)器人廠商更熟悉各行業(yè)特殊需求。我國制造業(yè)中大量的中小微企業(yè)存在工業(yè)機(jī)器人改造需求，卻無法負(fù)擔(dān)國外機(jī)器人廠商的高額費(fèi)用，我國機(jī)器人廠商依托本土優(yōu)勢可以著力開發(fā)中小微企業(yè)市場，有望在中低端市場占據(jù)較大優(yōu)勢。

四、我國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展趨勢

未來一段時(shí)期，工業(yè)機(jī)器人的規(guī)模化應(yīng)用是我國重塑全球制造業(yè)競爭力和全面推進(jìn)智能制造的重要抓手，更是加快我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然選擇。

機(jī)器人使用密度空間巨大

目前我國工業(yè)機(jī)器人使用密度仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全球平均水平，離日本、韓國、德國等更是有很大差距。韓國是全球工業(yè)機(jī)器人使用密度最高的國家，每一萬名工人中擁有機(jī)器人數(shù)量395臺、日本339臺、德國274臺、中國僅為23臺，不及國際平均水平58臺的一半，未來我國工業(yè)機(jī)器人市場增長空間巨大。

機(jī)器人使用成本不斷降低

與此同時(shí)，在人力成本逐步上升的同時(shí)，機(jī)器人的成本卻在逐年下降。由于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及規(guī)模化的生產(chǎn)，近年來，機(jī)器人成本年均下降幅度達(dá)到5%左右，機(jī)器人成本的下降，也使得制造成本回收周期大幅縮短，回收周期的縮短將有助于機(jī)器人逐步替代勞動力人口。

中國工業(yè)機(jī)器人銷量預(yù)測（萬臺）

 

據(jù)估計(jì)，2020年我國工業(yè)機(jī)器人年銷售量將達(dá)到19.17萬臺，2015年至2020年五年內(nèi)，我國機(jī)器人市場的銷售總規(guī)模將近1500億元。面對每年增長率30%左右的國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場，我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)統(tǒng)籌全局，從政策、資金、技術(shù)、人才等各方面綜合自身優(yōu)勢，全力突破關(guān)鍵技術(shù)壁壘，在全球激烈競爭的智能制造領(lǐng)域爭取一席之地。

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