2020 工業(yè)機器人行業(yè)研究報告

　　核心觀點：

　　短期看下游需求復(fù)蘇。受下游諸如汽車、3C 等行業(yè)影響，自 18 年 9 月起我國工 業(yè)機器人產(chǎn)量進入負增長，行業(yè)持續(xù)低迷，但從 19 年 10 月開始，增速首次轉(zhuǎn)正 并保持上漲趨勢至今，今年年初雖受到新冠疫情影響但并沒有改變這種趨勢。最新 數(shù)據(jù)顯示，11 月份中國工業(yè)機器人產(chǎn)量為 23635 套，創(chuàng)下歷史單月產(chǎn)量新高。1- 11 月份，國內(nèi)工業(yè)機器人產(chǎn)量累計 20.68 萬套，同比增長 22.2%，行業(yè)已經(jīng)基本 擺脫低谷，進入新一輪的景氣周期。

　　長期看機器換人加速。根據(jù) IFR 數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2019 年我國每萬名產(chǎn)業(yè)工人所擁有的 工業(yè)機器人數(shù)量僅為 187 臺，遠低于日本、德國等傳統(tǒng)制造業(yè)強國的水平。近年 來，一方面人口紅利的逐漸消失使我國人工成本的快速上升，另一方面工業(yè)機器人 產(chǎn)業(yè)鏈上國產(chǎn)化率的不斷提升又降低了企業(yè)進行自動化改造的資金門檻，二者將共 同推動機器換人的進程，帶動工業(yè)機器人行業(yè)的發(fā)展。

　　人機協(xié)作是行業(yè)的發(fā)展趨勢。當前，工業(yè)機器人的應(yīng)用場景愈加廣泛，苛刻的生產(chǎn) 環(huán)境對機器人的體積、重量、靈活度等提出了更高的要求，工業(yè)機器人正向著小型 化、輕型化、柔性化的方向發(fā)展，類人精細化操作能力不斷增強。隨著機器人易用 性、穩(wěn)定性以及智能水平的不斷提升，機器人的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸由搬運、焊接、裝配 等操作型任務(wù)向加工型任務(wù)拓展，人機協(xié)作成為工業(yè)機器人研發(fā)的重要方向。

1. 工業(yè)機器人行業(yè)持續(xù)復(fù)蘇，機器換人與國產(chǎn)替代雙重驅(qū)動

　　1.1. 工業(yè)機器人行業(yè)拐點已到，疫情不改復(fù)蘇趨勢

　　根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，我國工業(yè)機器人產(chǎn)量增速從 2017 年年底開始逐 漸放緩，自 2018 年 9 月起我國工業(yè)機器人產(chǎn)量進入負增長，行業(yè)持續(xù)低迷，這主 要是因為工業(yè)機器人作為典型的通用設(shè)備，具有一定的周期性，受下游諸如汽車、 3C 等行業(yè)景氣度的影響較大。但從 2019 年 10 月開始，我國工業(yè)機器人產(chǎn)量增 速首次轉(zhuǎn)正，并保持上漲趨勢至今，增幅屢創(chuàng)新高，2020 年年初雖然受到新冠疫 情影響但并沒有改變行業(yè)上行的趨勢。

　　最新數(shù)據(jù)顯示，11 月份中國工業(yè)機器人產(chǎn)量為 23635 套，創(chuàng)下歷史單月產(chǎn)量 新高，同比增長 31.7%，雖然相比上月 38.5%的增速有所放緩，但仍是今年第三 高增速。今年 1-11 月份，國內(nèi)工業(yè)機器人產(chǎn)量累計 20.68 萬套，同比增長 22.2%， 長期來看，整個工業(yè)機器人行業(yè)已經(jīng)擺脫了前兩年的低谷，進入新一輪的景氣周期。

　　從短期看，我們認為本次工業(yè)機器人行業(yè)的爆發(fā)主要是受益于兩點：一是國內(nèi)疫情結(jié)束后下游制造業(yè)的快速復(fù)蘇，二是疫情后各生產(chǎn)企業(yè)自動化升級需求的進一步增強。

　　首先，在其他各國因疫情影響停工停產(chǎn)時，中國作為目前疫情控制最為得當 的國家，大量承接了來自世界各地的生產(chǎn)制造需求，這部分因為國外疫情而承接 的訂單促使國內(nèi)制造業(yè)形成了一個小高峰，間接帶動了工業(yè)機器人行業(yè)的增長。憑借著對新冠疫情采取的有效應(yīng)對手段，國內(nèi)整體經(jīng)濟得以快速恢復(fù)，使得中國 成為目前世界主要經(jīng)濟體中唯一保持 GDP 正增長的國家。

　　此外，經(jīng)過本次疫情，各個生產(chǎn)企業(yè)在復(fù)工復(fù)產(chǎn)的過程中逐漸認識到自動化 生產(chǎn)、減小人員依賴的重要性，開始嘗試提高自己的自動化率，同時國家出臺的 各類免稅政策也讓這些企業(yè)有了富余資金去購買相關(guān)設(shè)備，這也是疫情以來工業(yè) 機器人下游需求持續(xù)增長的重要原因之一。

　　我國疫情后制造業(yè) PMI 的變動情況也有所體現(xiàn)。11 月份，中國制造業(yè) PMI 為 52.1%，比上月上升 0.7 個百分點，連續(xù) 9 個月位于枯榮線以上，且仍在繼續(xù)上升 中，表明我國制造業(yè)的恢復(fù)性增長有所加快，整個工業(yè)機器人行業(yè)也有望跟隨下 游制造業(yè)的景氣同步增長。

　　1.2. 政策驅(qū)動下工業(yè)機器人市場迎來迅速發(fā)展

　　自德國首先于 2011 年提出以智能制造為核心的“工業(yè) 4.0”戰(zhàn)略之后，各國 紛紛開始制定相關(guān)政策大力發(fā)展制造業(yè)，以智能化為標志的第四代工業(yè)革命正在 全球范圍內(nèi)蓬勃展開。其中，工業(yè)機器人作為工業(yè)化和信息化的完美結(jié)合，以其 天然的數(shù)字化特性，打通了單個生產(chǎn)設(shè)備到整個生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的連接，進而支撐起第 四次工業(yè)革命豐富多彩的應(yīng)用場景。如果說，過去二十年互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展聯(lián)通了我 們每一個人，那么未來二十年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將會聯(lián)通每一臺工業(yè)機器人，從 而帶來生產(chǎn)效率乃至生產(chǎn)方式的全面革新。

　　工業(yè)機器人在國內(nèi)的發(fā)展最早可追溯到科技部的 863 項目，對機器人相關(guān)技 術(shù)研發(fā)給予扶持。2006 年 2 月，國務(wù)院印發(fā)了《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃 綱要(2006-2020 年)》，智能機器人首次被納入前沿技術(shù)中的先進制造技術(shù)，之后 隨著 2015 年《中國制造 2025》戰(zhàn)略出臺并實施，各級地方政府積極推進地區(qū)規(guī) 劃政策落實，中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)也迎來了迅速發(fā)展。

　　當前，工業(yè)機器人在汽車、3C 電子、金屬制品、塑料及化工產(chǎn)品等行業(yè)已經(jīng) 得到了廣泛的應(yīng)用，并且隨著性能不斷提升，以及各種應(yīng)用場景的不斷明晰，我 國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出不斷深化、不斷擴大應(yīng)用的態(tài)勢，目前我國工業(yè)機器人 市場約占全球市場份額的三分之一，是全球第一大工業(yè)機器人應(yīng)用市場。2019 年 全年，全球共新增工業(yè)機器人 36.5 萬套，亞洲地區(qū)的安裝量占到了全球總安裝量 的三分之二，其中中國以 14.05 萬臺的安裝量遙遙領(lǐng)先，幾乎是第二名日本的三 倍。

　　根據(jù)中國電子學會及 IFR 數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在 2014 年到 2017 年的 4 年間，我國工 業(yè)機器人市場規(guī)模幾乎實現(xiàn)了翻倍增長，年均復(fù)合增速接近 30%，2018 年雖然受 到宏觀環(huán)境的影響增速放緩至 5.9%，但仍然高于全球增速 5.3 個百分點。此外， 與發(fā)達國家相比，我國制造業(yè)自動化水平仍然比較低，我國生產(chǎn)制造智能化改造 升級的需求日益凸顯，工業(yè)機器人需求依然旺盛，預(yù)計到 2023 年，我國工業(yè)機器 人市場規(guī)模將突破 100 億美元。

　　1.3. 人口紅利逐漸消失 倒逼自動化進程加速

　　改革開放以來，大量勞動力涌入城市，以低廉的勞動力成本為特征的勞動密 集型產(chǎn)業(yè)推動中國逐步成為世界工廠，拉動過去中國經(jīng)濟高速增長。然而近年來， 人口紅利的逐漸消失與人工成本的快速上升對制造業(yè)未來的發(fā)展帶來了極大的挑 戰(zhàn)。

　　根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，我國人口結(jié)構(gòu)中 15-64 歲所占的比例自 2010 年 以來就呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，2019 年占比為 70.7%，較 2018 年下降 0.5 個百 分點，并且降幅還有進一步擴大的趨勢。

　　同時，企業(yè)的用人成本也在不斷攀升，2019 年制造業(yè)生產(chǎn)工人平均年薪達到 了 58356 元，同比增長 8.21%。勞動力人口的不斷下降與人工成本的不斷上升倒 逼企業(yè)進行自動化改造，“機器換人”將會成為未來十年我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主旋律。

　　另一方面，我國工業(yè)機器人的密度相比發(fā)達國家仍有較大差距。根據(jù) IFR 數(shù) 據(jù)統(tǒng)計，2019 年我國每萬名產(chǎn)業(yè)工人所擁有的工業(yè)機器人數(shù)量僅為 187 臺，而韓 國、日本、德國、美國、意大利等傳統(tǒng)制造業(yè)強國的數(shù)據(jù)分別為 855 臺、364 臺、 346 臺、228 臺和 212 臺，從滲透率的角度來看，相比我國世界工廠的地位，我 國自動化水平還有極大的提升空間。

　　從增長率來看，2019年我國每萬名產(chǎn)業(yè)工人所擁有的工業(yè)機器人數(shù)量較2018 年有 33.6%的提升，大幅超過韓國、日本約 10%左右的增速，而德美意等國同期 的增速僅為 5%左右。樂觀預(yù)計，未來 3-5 年，隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級與自動化進程的 不斷推進，我國工業(yè)機器人密度有望逐漸追平日本、德國的水平。

　　1.4. 工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈一覽

　　工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)經(jīng)過 30 余年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。工業(yè)機 器人產(chǎn)業(yè)鏈上游是核心零部件，包括控制器、伺服系統(tǒng)和減速器三大部分，這三 種部件是工業(yè)機器人中核心技術(shù)之所在。產(chǎn)業(yè)鏈中游是機器人本體制造，發(fā)那科、 ABB、庫卡、安川四大家族具有明顯優(yōu)勢，占據(jù)了全球工業(yè)機器人市場份額的 40%， 而國產(chǎn)廠商因為起步較晚，還處在追趕階段。下游是系統(tǒng)集成，目前主要集中在 汽車制造和 3c 電子行業(yè)，二者幾乎占據(jù)了整個工業(yè)機器人下游應(yīng)用的半壁江山， 但在食品飲料、物流、光伏、鋰電等長尾市場增速較快。

　　從整個產(chǎn)業(yè)鏈來看，上游核心零部件是一臺工業(yè)機器人成本中占比最高的部 分，約為 70%左右，系統(tǒng)集成硬件成本較低，比較偏向服務(wù)，提供解決方案，而 中游機器人本體廠商或采購核心零部件或使用自家的核心零部件，因此成本相差 較大，二三線品牌因為不掌握核心零部件盈利水平較低。

　　從盈利能力來看，產(chǎn)業(yè)鏈上游核心零部件、中游本體和下游集成的毛利率水 平基本符合“微笑曲線”，上游、下游毛利較高，中游本體毛利最低。上游核心零 部件的高毛利主要來源于技術(shù)壁壘，下游集成高毛利主要來自于品牌溢價及客戶資源壁壘。

2. 工業(yè)機器人核心競爭力

　　2.1. 工業(yè)機器人的大腦-控制器

　　控制器相當于工業(yè)機器人的大腦，負責控制整臺機器人的運動，核心技術(shù)集 中于軟件算法?？刂破髯钅荏w現(xiàn)各個廠商的調(diào)教水平與風格，一般由機器人廠家 自主設(shè)計研發(fā)，是各個機器人廠商的“軟實力”。

　　工業(yè)機器人控制器的主要任務(wù)是接收來自視覺、力覺等傳感器的檢測信號， 根據(jù)操作任務(wù)的要求驅(qū)動機械臂中的各個伺服電機，進而控制機器人在工作空間 中的運動位置、運動姿態(tài)、速度、軌跡、操作順序及動作的時間等，同時控制器也 具有各類輸入輸出接口、人機交互界面等，擁有編程簡單、在線操作提示、使用軟 件菜單操作和使用方便等特點。

　　控制器與機器人本體一樣，一般由機器人廠家自主設(shè)計研發(fā)。目前主流機器 人廠商的控制器均為在通用的多軸運動控制器平臺基礎(chǔ)上進行自主研發(fā)，各品牌 機器人均有自己的控制系統(tǒng)與之匹配，因此控制器的市場份額基本和機器人市場 份額保持一致，發(fā)那科、庫卡、ABB、安川分別占據(jù)前四名，國內(nèi)企業(yè)控制器尚未 形成市場競爭優(yōu)勢，占比僅為 16%左右。

　　近年來，國內(nèi)運動控制技術(shù)也有了較快的發(fā)展，一些傳統(tǒng) CNC 設(shè)備的生產(chǎn)廠 家憑借著已有的數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)開始研制具有運動控制特征的產(chǎn)品，使得通用運動 控制產(chǎn)品開始擴展開來。其中機器人專用運動控制產(chǎn)品的開發(fā)和行業(yè)應(yīng)用的推廣 也逐漸走向成熟和產(chǎn)業(yè)化，這類企業(yè)以廣州數(shù)控、埃斯頓等為代表，他們不只開 發(fā)出機器人專用的控制系統(tǒng)，還借此進入機器人行業(yè)，并成為國產(chǎn)機器人企業(yè)中 的代表。

　　此外，國內(nèi)也誕生了一批專注于運動控制產(chǎn)品的企業(yè)，為無力研發(fā)自主控制 器的小型工業(yè)機器人廠家提供解決方案，這類企業(yè)以固高科技為代表，固高科技 是國內(nèi)較早實現(xiàn)六軸機器人控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)之一，目前主要向工業(yè)機器人 集成商提供控制系統(tǒng)平臺。

　　目前國產(chǎn)控制器與國際先進水平相比還存在較大差距，主要體現(xiàn)在核心底層 算法上，例如參數(shù)自整定，抑震算法，轉(zhuǎn)矩波動補償?shù)鹊龋瑢?dǎo)致國產(chǎn)工業(yè)機器人精 確性、穩(wěn)定性、故障率和易用性等關(guān)鍵指標不如發(fā)那科、ABB、安川、庫卡“四大 家族”的產(chǎn)品，這也和國內(nèi)廠家重硬件、輕軟件有關(guān)。當前工業(yè)機器人需要實現(xiàn)的 動作愈加復(fù)雜，想要在高速的運動中實現(xiàn)精準的控制，其背后需要的是長期的多 軸聯(lián)動控制技術(shù)積累，控制器必須足夠“聰明”，而先進核心算法的缺失使國產(chǎn)控 制器要想從“能用”到“好用”還有很長的路要走。

　　2.2. 工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)-伺服系統(tǒng)

　　當控制器發(fā)出運動指令后，需要相應(yīng)的機構(gòu)部件去精確執(zhí)行，這就是伺服系 統(tǒng)的主要作用。伺服系統(tǒng)可以看作是工業(yè)機器人的小腦，根據(jù)控制器的命令為機 器人關(guān)節(jié)的運動提供精準的位移、速度與力矩，一個典型的伺服系統(tǒng)包含有伺服 驅(qū)動器和伺服電機兩部分。

　　伺服驅(qū)動器中主要包括整流部、逆變部、控制部等部分，伺服電機一般包含 電機和編碼器兩個部分，編碼器可以將精確測量的轉(zhuǎn)子位置與電機轉(zhuǎn)速反饋至驅(qū) 動器，從而形成一個完整控制回路。商用電經(jīng)過整流、逆變，接收控制部得到的指 令信號與編碼器的反饋信號，最終輸出合適的 SPWM 波形驅(qū)動伺服電機運轉(zhuǎn)。當 前交流伺服驅(qū)動器設(shè)計中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置 3 閉環(huán)控制 算法，對閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試要求都很高，這也是伺服系統(tǒng)中核心難點所在。

　　伺服系統(tǒng)的下游行業(yè)應(yīng)用主要集中在電子及半導(dǎo)體制造設(shè)備、機床、工業(yè)機 器人、鋰電制造設(shè)備等領(lǐng)域，其中在工業(yè)機器人上的應(yīng)用大概占據(jù)整體應(yīng)用的 9.4%，由于對位移、速度等的精度要求較高，應(yīng)用在工業(yè)機器人上的多為伺服系 統(tǒng)中的高端產(chǎn)品。

　　從市占率來看，外資品牌占據(jù)了國內(nèi)伺服系統(tǒng)市場的大部分份額。以三菱、 安川、松下為代表的日系伺服系統(tǒng)占據(jù)了市場的前三名，占比合計超過 30%，緊 隨其后的是臺系伺服的臺達和歐系伺服的西門子，占比分別為 9.9%和 6.5%，而 以匯川技術(shù)和禾川科技為代表的國產(chǎn)伺服廠商雖然近年來發(fā)展十分迅速，但市占 率仍然較小，分別為 6.2%和 1.5%，還有很大的提升空間。

　　目前國產(chǎn)伺服系統(tǒng)與國際先進水平在動力輸出功率方面大體相同，沒有明顯 差距，差距主要體現(xiàn)在響應(yīng)速度、大小和穩(wěn)定性等方面。在運動控制性能方面，西 門子的產(chǎn)品具備 2kHz 的速度環(huán)頻率響應(yīng)能力，安川為 1.5kHz，多摩川和匯川則 都為 1.2kHz，歐系產(chǎn)品優(yōu)勢更為明顯，尤其在要求高速度和精度的領(lǐng)域。日系伺 服產(chǎn)品的穩(wěn)定性較好，可以滿足大部分應(yīng)用領(lǐng)域的需求，尤其是小功率電機，優(yōu) 勢明顯。在伺服系統(tǒng)大小方面，為了配合機器人的體形，伺服系統(tǒng)必須體積小、質(zhì) 量小、軸向尺寸短，相比國產(chǎn)伺服系統(tǒng)，日系、歐系產(chǎn)品更加緊湊。

　　2.3. 伺服系統(tǒng)的搭檔-減速器

　　雖然有了控制器發(fā)出的指令、有了伺服系統(tǒng)去執(zhí)行，但是這樣輸出到終端還 是不夠。以安川的小型伺服系統(tǒng)為例，最高轉(zhuǎn)速為 3000r/min，力矩為 0.016～ 0.16N.m，而機器人上各個軸的工作轉(zhuǎn)速每分鐘不過一百轉(zhuǎn)左右，所需轉(zhuǎn)矩卻遠遠 超出伺服電機的工作范圍，這時就需要搭配減速器使機器人每個軸的輸出參數(shù)達 到所需要求。

　　如果工業(yè)機器人使用伺服電機直接驅(qū)動，在低頻運轉(zhuǎn)下容易出現(xiàn)發(fā)熱和低頻 振動，不利于其精確、可靠地運行。而減速器能夠使伺服電機在一個合適的速度 下運轉(zhuǎn)，并精確地將轉(zhuǎn)速降到工業(yè)機器人各部位需要的參數(shù)，提高機械體剛性的 同時輸出更大的力矩。例如，使用一個減速比為 50:1 的減速器就能輕松將額定扭 矩為 0.1Nm 的電機扭矩提升到 5Nm，使其能夠承受更高的負載，并且適當減小 輸出轉(zhuǎn)速，提高控制分辨率和閉環(huán)精度。

　　在工業(yè)機器人領(lǐng)域使用的減速器主要有 RV 減速器和諧波減速機兩類。其中 RV 減速機擁有更高的精度和承載能力，但體積重量較大并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般放置 在機座、大臂、肩部等重負載的位置;而諧波減速器結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但承載能力不 高，多用在小型機器人和大型機器人的小臂、腕部、手部等低載荷的部位。兩種減 速器使用場景不同，是互補的關(guān)系，并不存在相互替代的競爭。

　　減速器的核心難點主要在于精密加工、齒面熱處理、裝配精度、大規(guī)模生產(chǎn) 與檢測等工藝環(huán)節(jié)上，恰恰是我國制造業(yè)基礎(chǔ)配套體系中最薄弱的部分，需要長 期的經(jīng)驗積累。與國外產(chǎn)品相比，國產(chǎn)減速器主要在使用壽命及穩(wěn)定性上有較大 差距，剛剛投入使用時各項性能接近國外產(chǎn)品，但隨著一段時間的使用后磨損加 劇，出現(xiàn)漏油，精度、剛度等指標有所下降，這種不穩(wěn)定性使得國產(chǎn)減速器大多只 能應(yīng)用于中低端市場，很難進入國際一線工業(yè)機器人品牌的供應(yīng)鏈。

　　減速器作為純粹的機械零件，核心技術(shù)與工業(yè)機器人并不相關(guān)，因此包括 ABB、 發(fā)那科、安川、庫卡在內(nèi)的工業(yè)機器人巨頭也均不自研減速器，全部向外采購。目 前 RV 減速器和諧波減速器市場基本由日系廠商壟斷，以納博特斯克、住友、哈 默納科、新寶為代表，占據(jù)了全球機器人減速器市場的大部分份額，其中納博特 斯克與哈默納科分別在 RV 減速器領(lǐng)域和諧波減速器領(lǐng)域處于壟斷地位。

　　國產(chǎn)減速器廠商近年來有一定的進步，主要以諧波減速器領(lǐng)域的綠的諧波為 代表，產(chǎn)品性能已經(jīng)和哈默納科達到同一水平，近年來逐步開始進入國際主流機 器人廠商進行測試，有望在未來 1-2 年內(nèi)實現(xiàn)快速放量。而在 RV 減速器領(lǐng)域， 由于其復(fù)雜且精密的機械結(jié)構(gòu)，加工難度較大，國產(chǎn) RV 減速器廠商與日系品牌 還有很大差距。

3. 工業(yè)機器人的多應(yīng)用場景

　　3.1. 工業(yè)機器人概覽

　　工業(yè)機器人自誕生以來，演變出越來越多樣的機械結(jié)構(gòu)，應(yīng)用場景越來越廣泛，當前，工業(yè)機器人可以分為多關(guān)節(jié)機器人、SCARA(水平多關(guān)節(jié))機器人、坐標機器人、協(xié)作機器人、Delta(并聯(lián))機器人、AGV(工廠物流倉儲機器人) 等。

　　2019 年，多關(guān)節(jié)機器人在國內(nèi)工業(yè)機器人市場銷量約為 10 萬臺，是應(yīng)用最 為廣泛的工業(yè)機器人，占比達到 69%，SCARA 機器人銷量約為 3.5 萬臺，占比 23%，協(xié)作機器人銷量約為 0.6 萬臺，占比 4% 左右，并聯(lián)機器人銷量約為 0.5 萬臺，占比約為 3.4%。

　　從品牌結(jié)構(gòu)來看，2019 年國內(nèi)工業(yè)機器人市場前四名仍然被發(fā)那科、ABB、 庫卡、安川所占據(jù)，占比分別為 12%、11%、8%、7.6%，“四大家族”仍然是工 業(yè)機器人領(lǐng)域的第一梯隊，愛普生、雅馬哈、那智等二線品牌憑借著 SCARA 以 及小六軸等技術(shù)水平要求不高的機器人也搶占了一定的市場。而國產(chǎn)廠商雖然近 年來進步明顯，但市占率仍然較低，埃斯頓作為出貨量最高的國產(chǎn)工業(yè)機器人廠 商市占率僅為 2.4%，匯川、眾為興和埃夫特等市占率均不到 2%。

　　3.2. 不同種類的工業(yè)機器人

　　3.2.1. 多關(guān)節(jié)機器人

　　多關(guān)節(jié)機器人一般指六軸機器人，擁有 6 個可以自由旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)，提供的 6 自由度可以使其在三維空間中自由活動，可以模擬所有人手能實現(xiàn)的動作，通用 性極高，應(yīng)用也最為廣泛，但同時控制難度也最高，價格最為昂貴。

　　搭配不同的末端執(zhí)行器，多關(guān)節(jié)機器人可以實現(xiàn)不同的功能，較高的自由度 使得多關(guān)節(jié)機器人可以靈活的繞開目標進行作業(yè)，適用于包括搬運、裝配、焊接、 打磨拋光、噴涂、點膠等幾乎所有的制造工藝。

　　2019 年，國內(nèi)多關(guān)節(jié)機器人市場前四名分別是發(fā)那科、ABB、庫卡和安川， 市占率合計超過 50%，與其他二線品牌拉開了較大差距。國產(chǎn)品牌雖然也有一定 的市場份額，但除埃斯頓外產(chǎn)品主要集中在 20kg 以下的中小負載多關(guān)節(jié)機器人 市場，高于 20kg 的大負載多關(guān)節(jié)機器人市場還是外資品牌的天下。

　　從出貨量上來看，由于多關(guān)節(jié)機器人憑借其強大的性能，多應(yīng)用于汽車工業(yè)， 而隨著傳統(tǒng)汽車行業(yè)近年來需求逐漸觸頂，固定資產(chǎn)投資的下滑對多關(guān)節(jié)機器人 的出貨量也造成了一定影響，18 年后增速逐漸放緩。但隨著未來新能源汽車需求 的崛起與小六軸機器人在一般制造業(yè)應(yīng)用的不斷擴展，多關(guān)節(jié)機器人的出貨量增 速有望回升至 8%左右。

　　3.2.2. SCARA 機器人

　　SCARA 機器人，即水平多關(guān)節(jié)機器人，與多關(guān)節(jié)機器人不同的是 SCARA 機 器人一般只有 4 個可以自由活動的關(guān)節(jié)，前 3 個關(guān)節(jié)使得 SCARA 機器人只能在 二維平面內(nèi)自由活動，第 4 個關(guān)節(jié)連接末端執(zhí)行器，只能沿 Z 軸上下移動，提供 了受限的三維活動能力。但與此同時，較少的自由度意味著需要更少的伺服電機 和減速器，控制算法也會更加簡單，體積也可以做的更加小巧，相比多關(guān)節(jié)機器 人成本得以大幅降低。

　　SCARA 機器人可以看作是只能處理部分限定工作的特化型機器人，比如在 平面上的挑揀、裝配、點膠、鎖附、貼標等，并且較小的體積也減小了生產(chǎn)線空間 的占用，非常適合 3C 電子等產(chǎn)品體積不大的行業(yè)。

　　從市場結(jié)構(gòu)來看，2019 年國內(nèi) SCARA 機器人市場主要由愛普生和雅馬哈占 據(jù)，合計占比約 45%，三菱、眾為興、匯川、臺達緊隨其后，市占率均為 7%-8% 左右。由于 SCARA 機器人技術(shù)門檻不高，各廠商之間價格戰(zhàn)較為激烈，毛利率 顯著低于多關(guān)節(jié)機器人，因此包括 ABB、發(fā)那科、庫卡和安川在內(nèi)的“四大家族” 均不把 SCARA 機器人作為重點產(chǎn)品，市場主要由各二線機器人品牌占據(jù)。

　　從出貨量上來看，SCARA 機器人除 2019 年受到宏觀環(huán)境影響出現(xiàn)短暫負增 長，其余時間均保持著較快增長，并且受益于近年來 3C 行業(yè)可穿戴設(shè)備、TWS 耳機等產(chǎn)品的火爆，SCARA 機器人未來仍有望維持較高的增速。

　　3.2.3. 并聯(lián)機器人

　　并聯(lián)機器人，可以定義為動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接， 機構(gòu)具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動的一種閉環(huán)機構(gòu),一般以 3 軸 最為常見。并聯(lián)機器人的特點為無累積誤差、精度較高，驅(qū)動裝置可置于定平臺 上或接近定平臺的位置，這樣運動部分重量輕，速度高，動態(tài)響應(yīng)好。并聯(lián)機器人在生產(chǎn)線上一般用于對輕小物件的分揀、搬運、裝箱、貼標、檢測 等工作，廣泛應(yīng)用于食品、制藥、電子、日化等行業(yè)。

　　并聯(lián)機器人問世之初的應(yīng)用 對象主要是大型乳企以及液體袋裝藥和藥片的生產(chǎn)藥企，大多負載都在 3kg 以下， 后續(xù)的增長主要來源于乳制品行業(yè)之外的食品行業(yè)，如糖果、巧克力、月餅等生 產(chǎn)企業(yè)，以及醫(yī)藥、3C 電子、印刷以及其他輕工行業(yè)。

　　2013 年及以前，國內(nèi)并聯(lián)機器人市場主要由 ABB、發(fā)那科等少數(shù)幾個品牌開 拓，但隨著 2012 年 ABB 公司 Delta 并聯(lián)機器人專利解禁，國內(nèi)市場上涌現(xiàn)出 了一大批并聯(lián)機器人企業(yè)，基本都直接開拓市場，并且涉及眾多應(yīng)用行業(yè)，較大 程度拓寬了市場應(yīng)用范圍。從市場結(jié)構(gòu)來看，2019 年國內(nèi)并聯(lián)機器人市場主要由 ABB、天津晨星、上海勃肯特和發(fā)那科占據(jù)，占比分別為 16.8%、11%、10%和 9%，國產(chǎn)并聯(lián)機器人廠商市占率較高。

　　從出貨量上來看，相對于多關(guān)節(jié)型工業(yè)機器人，國內(nèi)并聯(lián)機器人當前市場需 求明顯偏小，占整個工業(yè)機器人市場的出貨量不足 5%。預(yù)計 2020 年并聯(lián)機器人 全年出貨量可以達到五千余臺，隨著下游應(yīng)用細分行業(yè)的進一步擴展以及使用場 景的進一步豐富，未來兩年并聯(lián)機器人行業(yè)年均增速預(yù)計可達 10%左右。

　　3.2.4. AGV 機器人

　　AGV (Automated Guided Vehicle) 機器人，一般稱為 AGV 搬運機器人或 AGV 小車，是以電池為動力源的一種自動操縱行駛的工業(yè)車輛。區(qū)別于固定安裝 在流水線旁的傳統(tǒng)工業(yè)機器人，AGV 機器人主要功能集中在自動物流搬轉(zhuǎn)運，通 過特殊地標導(dǎo)航自動將物品運輸至指定地點，因此要實現(xiàn)自主移動，導(dǎo)航系統(tǒng)是 AGV 機器人的關(guān)鍵，常見的引導(dǎo)方式為磁條引導(dǎo)，激光引導(dǎo)，磁釘導(dǎo)航、慣性導(dǎo) 航等。

　　AGV 機器人的應(yīng)用可以實現(xiàn)高柔性和可拓展性的自動化物流，從而達到降低 成本、提高效率、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期的效果。AGV 機器人無需人的參與，就可以 實現(xiàn) 24 小時連續(xù)運轉(zhuǎn)，大大提高產(chǎn)品物料等的搬運效率，并且 AGV 系統(tǒng)可與工 廠內(nèi)部現(xiàn)有 MES、ERP 等系統(tǒng)對接，實現(xiàn)全數(shù)字化管理，有效規(guī)避人為因素，提 高生產(chǎn)質(zhì)量水平。

　　隨著工廠自動化、計算機集成制造系統(tǒng)技術(shù)逐步發(fā)展、以及柔性制造系統(tǒng)、 自動化立體倉庫的廣泛應(yīng)用，AGV 作為聯(lián)系和調(diào)節(jié)離散型物流管理系統(tǒng)使其作業(yè) 連續(xù)化的必要自動化搬運裝卸手段，其應(yīng)用范圍和技術(shù)水平得到了迅猛的發(fā)展。

　　從下游行業(yè)應(yīng)用分布來看，隨著近年來智能倉儲物流的興起，京東、亞馬遜、 阿里巴巴、申通、順豐等電商巨頭和快遞業(yè)龍頭對分揀機器人、AGV、無人倉等 大幅度加碼，智慧物流已成為物流行業(yè)的大勢所趨。電商快遞是 AGV 機器人的第 一大應(yīng)用行業(yè)，占比 34.5%，汽車、家電行業(yè)分列二、三名，占比分別為 21.2% 和 18.5%。

　　近年來，AGV 機器人正處于市場繁榮期，其行業(yè)的快速發(fā)展帶來了與之相關(guān) 的整個產(chǎn)業(yè)鏈的競相涌入，傳統(tǒng)叉車廠商、物流系統(tǒng)集成商、其他類別的工業(yè)機 器人企業(yè)乃至應(yīng)用企業(yè)都進入了 AGV 行業(yè)。

　　2019 年，國內(nèi) AGV 機器人市場集中度較低，北京極智嘉、上?？靷}、華曉精密、杭州?？?、沈陽新松等出貨量排在市場前列，并且由于 AGV 機器人核心技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)機器人并不一樣，技術(shù)門檻不高，國內(nèi)外技術(shù)水品無明顯差距，因此國內(nèi) AGV 機器人市場大多都被國產(chǎn)品牌所占據(jù)。

　　從出貨量上來看，近年來國內(nèi) AGV 機器人增長速度較快，15 年到 19 年的 4 年間的年均復(fù)合增速達 57.7%，即使是 19 年整個工業(yè)機器人行業(yè)遇冷 AGV 機器人也保持了 16.7%的增速。在中國制造 2025、智慧物流等各項政策的保駕護航，以及電商快遞、新能源、醫(yī)療等新興行業(yè)市場需求的持續(xù)釋放下，未來兩年我國 AGV 機器人銷售量預(yù)計仍將維持接近 20%的增長速度。

　　3.3. 長尾市場將成為未來工業(yè)機器人的增長點

　　按應(yīng)用行業(yè)分，汽車行業(yè)仍然是工業(yè)機器人下游應(yīng)用占比最高的行業(yè)，約占 整個工業(yè)機器人市場出貨量的 35%，其中在汽車零部件和汽車整車中的應(yīng)用分別 占比 23%和 12%。3C 電子行業(yè)緊隨其后，占比 23%，排在第二位。金屬加工行 業(yè)排在第三位，占整個市場出貨量的 12.2%。工業(yè)機器人在食品飲料行業(yè)、鋰電 行業(yè)、家電行業(yè)、光伏行業(yè)等長尾市場的占比仍然較小，分別只有 5.9%、5.6%、 5%和 3.1%，但他們的增速遠高于汽車、3C 電子這些較為成熟的市場，隨著下游 行業(yè)應(yīng)用場景的進一步豐富，這些長尾市場未來將有更大的增長空間。

　　從行業(yè)占比變動來看，2019 年工業(yè)機器人在汽車行業(yè)的應(yīng)用占比同比下滑 0.8%，這主要是因為汽車行業(yè)近年來市場需求逐漸觸頂，造成行業(yè)固定資產(chǎn)投資 降低，從而影響了工業(yè)機器人在汽車行業(yè)的出貨量，雖然汽車行業(yè)目前仍然是工 業(yè)機器人的第一大應(yīng)用行業(yè)，但其已經(jīng)趨于一個存量市場，不再會像過去十年一 樣成為工業(yè)機器人行業(yè)的增長點。

　　2019 年工業(yè)機器人在 3C 電子行業(yè)的應(yīng)用占比同比略微上升約 0.4%，與汽車行業(yè)相似，3C 電子行業(yè)的下游需求也出現(xiàn)了飽和的趨勢。以行業(yè)內(nèi)最主要的產(chǎn)品智能手機為例，跟隨著移動互聯(lián)浪潮不斷普及，智能手機高速增長的階段已經(jīng)過去，近年來國內(nèi)市場智能手機的出貨量也呈現(xiàn)出下滑的趨勢，工業(yè)機器人在 3C 行業(yè)中的應(yīng)用增速也逐漸放緩。

　　2019 年我國工業(yè)機器人下游行業(yè)應(yīng)用中占比增長較快的行業(yè)分別是食品飲 料、光伏和鋰電，同比增速分別為 127%、55%和 24%。對食品飲料行業(yè)來說， 隨著近年來圖像識別和抓取等技術(shù)有了進一步的發(fā)展，使得機器人逐漸具備了處 理精致而多樣化產(chǎn)品的能力，在食品行業(yè)中使用機器人進行挑揀、包裝和檢測越 來越常見。此外，隨著食品安全的要求越來越嚴格，使用機器人替代人工，降低生 產(chǎn)過程中的人為干擾也可以降低污染的風險。

　　隨著近年來國家新能源戰(zhàn)略的逐步推進，光伏和鋰電行業(yè)逐漸受益，預(yù)計十 四五期間我國將以更大的決心、力度和舉措推進能源革命，加快構(gòu)建清潔低碳、 安全高效的能源體系。2020 年中國光伏發(fā)電累計裝機預(yù)計將達 2.4 億千瓦，保守 估計未來五年年均光伏新增裝機規(guī)模也將在 0.7 億千瓦左右。2020 年前 11 個月， 我國新能源汽車產(chǎn)量僅占汽車總產(chǎn)量的 5.1%，而根據(jù)規(guī)劃，到 2025 年新能源汽 車新車銷售量將達到汽車新車銷售總量的 20%。光伏和鋰電行業(yè)的持續(xù)景氣將釋 放更多的自動化需求，帶動未來工業(yè)機器人的進一步增長。

　　3.4. 人機協(xié)作與小型化是未來工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢

　　當前，工業(yè)機器人的應(yīng)用場景愈加廣泛，苛刻的生產(chǎn)環(huán)境對機器人的體積、 重量、靈活度等提出了更高的要求，工業(yè)機器人正向著小型化、輕型化、柔性化的 方向發(fā)展，類人精細化操作能力不斷增強。此外，隨著機器人易用性、穩(wěn)定性以及 智能水平的不斷提升，機器人的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸由搬運、焊接、裝配等操作型任務(wù) 向加工型任務(wù)拓展，人機協(xié)作也成為工業(yè)機器人研發(fā)的重要方向。

　　傳統(tǒng)的工業(yè)機器人必須遠離人類，一般在保護圍欄或者其他屏障之后安裝部 署，以避免人類受到傷害，這極大的限制了工業(yè)機器人的應(yīng)用效果，在很多需要 人類介入的工作中就無法采用機器人來實現(xiàn)較高程度的自動化。人機協(xié)作將人的 認知能力與機器人的效率結(jié)合在一起，從而使人可以安全、簡便的與工業(yè)機器人 進行配合，達到 1+1>2 的效果。

　　協(xié)作機器人是近年來興起的一種新型工業(yè)機器人，從多關(guān)節(jié)機器人的基礎(chǔ)上 發(fā)展而來，最早的協(xié)作機器人僅僅是在傳統(tǒng)多關(guān)節(jié)機器人外部包裹一圈柔軟材料， 以減小對人體的傷害。隨著技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)規(guī)范的完善，協(xié)作機器人慢慢轉(zhuǎn)向 了區(qū)別于傳統(tǒng)機器人的外形設(shè)計，并且借助表面力感知器、關(guān)節(jié)力矩傳感器、電 流估算力反饋模型等方式搭配特殊的安全算法，協(xié)作機器人可以在碰到人體后自 動停止，大幅增強了工業(yè)機器人的安全性，使人機協(xié)作變?yōu)榭赡堋?/FONT>