工業機器人行業發展概況

　　1954年美國戴沃爾最早提出了工業機器人的概念，并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術控制機器人的關節，利用人手對機器人進行動作示教，機器人能實現動作的記錄和再現。這就是所謂的示教再現機器人。現有的機器人差不多都采用這種控制方式。

　　1959年UNIMATION公司的第一臺工業機器人在美國誕生，開創了機器人發展的新紀元。其機械結構也成為行業的模板。其后，UNIMATION公司被瑞士STAUBLI收購，并利用STAUBLI的技術優勢，進一步得以改良發展。日本第一臺機器人由KAWASAKI從UNIMATION進口，并由kawasaki模仿改進在國內推廣。

　　工業機器人是指應用于工業領域的多自由度機器人。工業機器人產業鏈主要由上游核心零部件、中游工業機器人本體組裝以及下游系統集成構成。其中控制器、伺服系統及精密減速機是機器人最重要的核心零部件。

　　工業機器人產業對中國至關重要，整個產業鏈上中下游市場空間高達千億元，應用范圍遍及制造業各個細分領域，對中國制造業轉型升級、推動其他產業快速發展有重要意義。

　　在工業機器人產業鏈中，技術上的核心和難點就集中在了上游生產商，即核心零部件的生產，成本和利潤也集中在了這一領域，核心零部件的成本占到了整個機器人本體的70%以上，所以誰掌握了核心零部件的生產技術和能力，就占領了機器人產業的最高點，擁有很高的定價權。

　　目前在我國的工業機器人市場中，上游核心零部件的供應基本被國外廠商所占據，國內廠商大多集中在中游的機器人本體組裝和下游的系統集成，承擔系統二次開發、定制部件和售后服務等附加值低的工作，使得國內機器人市場的巨大潛力帶來的產業紅利被國外產商占據。

　　國外工業機器人巨頭本身就是核心部件的提供商，因此他們在零部件成本上擁有先天的成本優勢和技術優勢，另外他們往往能以巨大的采購量和簽署排他性協議獲得比較優惠的采購價格，而國內的中小企業在進口核心零部件時，往往要以高出國外廠商近3倍的價格購買減速器，以近2倍的價格購買伺服電機。

　　工業機器人成本構成及產業鏈毛利率，資料來源：公開資料、智研咨詢整理

　　隨著我國制造業的發展，特別是汽車及汽車零部件制造業和摩托車行業的快速發展，工業機器人的裝配量將會穩固上升。此外，我國的建筑業、采礦業、鐵路和公共建設、水力工程建設和工程機械、建筑機械市場的擴大也將對工業機器人產業起到推動作用。

　　建筑工程機械的結構件多為焊接件，為提高焊接質量和效率，滿足市場的需求，目前許多工程機械廠商紛紛要求采用機器人進行焊接。

　　工業機器人行業現狀與趨勢

　　自2009年以來，全球工業機器人年銷量逐年增長。2017年全球工業機器人存貨為194.6萬臺，預計2018年達到232.7萬臺。2017年全球工業機器人銷量將高達28.5萬臺。國際機器人聯合會還預測，未來三年內全球工業機器人年銷量將保持近15%的增長速率。

　　工業機器人四大家族：

　　1.日本發那科（Fanuc)

　　FANUC是日本一家專門研究數控系統的公司，成立于1956年。是世界上最大的專業數控系統生產廠家，占據了全球70%的市場份額。FANUC于1959年首先推出了電液步進電機，在后來的若干年中逐步發展并完善了以硬件為主的開環數控系統。

　　自1974年，FANUC首臺機器人問世以來，FANUC致力于機器人技術上的領先與創新，是世界上唯一一家由機器人來做機器人的公司，是世界上唯一提供集成視覺系統的機器人企業，是世界上唯一一家既提供智能機器人又提供智能機器的公司。

　　2008年6月，FANUC成為世界上第一個裝機量突破20萬臺機器人的廠家；2011年，FANUC全球機器人裝機量已超25萬臺，市場份額穩居第一。

　　2.瑞士ABB（Asea Brown Boveri）

　　ABB是一家瑞士-瑞典的跨國公司，集團總部位于瑞士蘇黎世。1988年創立于歐洲，1994年進入中國，1995年成立ABB中國有限公司。2005年起，ABB機器人的生產、研發、工程中心都開始轉移到中國，目前，中國已經成為ABB全球第一大市場。

　　ABB集團業務遍布全球100多個國家，擁有14.5萬名員工，2014年全球銷售收入約400億美元，在華銷售收入約58億美元。ABB在中國擁有研發、制造、銷售和工程服務等全方位的業務活動，員工1.9萬名。在中國大陸設有38個子公司和100多個辦事處。

　　ABB機器人產品和解決方案已廣泛應用于汽車制造、食品飲料、計算機和消費電子等眾多行業的焊接、裝配、搬運、噴涂、精加工、包裝和碼垛等不同作業環節。

　　3，日本安川電機（YASKAWA）

　　安川電機創立于1915年，總部位于日本福岡縣北九州市。1999年4月，安川電機（中國）有限公司在上海注冊成立，注冊資金3110萬美金，公司位于上海市黃河路21號鴻祥大廈12樓。2012年7月，安川電機海外首個機器人生產基地落戶常州武進高新區，該基地將用最新的設備生產用于汽車相關制造的溶解用機器人。

　　項目總投資約3億元，設計產能12000臺套機器人/年(含控制系統)，年銷售6億元人民幣。基地已于2013年6月投入生產。安川電機2015年重磅推出了“輔助脊髄損傷患者步行的機器人”ReWalk，為脊髄損傷患者帶來了福音。

　　ReWalk作為外骨骼狀機器人，不采用力傳感器和肌電傳感器，而是采用通過可以定位穿戴者的身體重心進行步行的獨創性計算程序算法，從而實現步行自然化和穿戴簡便化，在歐美已實現商品化，可幫助因為脊髄損傷造成的下肢麻痹患者實現站立和步行。

　　患者在指定醫院接受使用訓練（基礎訓練20小時，應用訓練最低20小時）后，便可在日常生活中使用。

　　4.德國庫卡（kuka）

　　庫卡（KUKA）是世界工業機器人和自動控制系統領域的頂尖制造商，總部位于德國奧格斯堡。KUKA機器人公司在全球擁有20多個子公司，其中大部分是銷售和服務中心。KUKA在全球的運營點有：美國，墨西哥，巴西，日本，韓國，臺灣，印度和歐洲各國。

　　庫卡機器人（上海）有限公司是德國庫卡公司設在中國的全資子公司，成立于2000年，是庫卡公司在德國以外設立的第一家，也是唯一一家海外工廠。庫卡機器人（上海）有限公司位于上海市。庫卡機器人的品牌代言人是乒乓球運動員蒂姆波爾。

　　2015年，庫卡推出首款輕型工業機器人LBRiiwa，LBRiiwa是一款具有突破性構造的7軸機器人手臂，其極高的靈敏度、靈活度、精確度和安全性的產品特征，使它特別適用于柔性、靈活度和精準度要求較高的行業（如電子、醫藥、精密儀器等），可滿足更多工業生產中的操作需要。

　　中國工業機器人行業現狀分析

　　中國的工業機器人從80年代“七五”科技攻關開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關，目前已基本掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制系統硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規劃技術，生產了部分機器人關鍵元器件，開發出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人；其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企業的近30條自動噴漆生產線（站）上獲得規模應用，弧焊機器人已應用在汽車制造廠的焊裝線上。

　　但總的來看，中國的工業機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，如：可靠性低于國外產品；機器人應用工程起步較晚，應用領域窄，生產線系統技術與國外比有差距。

　　2013-2017年中國工業機器人銷量實現高速增長，銷量連續多年位居世界各國之首。 中國自2013年開始成為全球工業機器人最大市場，2016年銷量約為8.7萬臺，占全球比重為30%，接近于歐洲和北美銷量之和。國內制造業“機器換人”需求旺盛，預計工業機器人銷量仍將保持快速增長。

　　數據顯示，2017-2020年，中國工業機器人銷量將從11.5萬臺增至21萬臺，年均增速約為25%，占全球比重將從33%提升至40%。隨著我國制造業升級改造的趨勢越發明顯，機器換人的潮流為工業機器人產業提供充足的市場空間。2017年，中國工業機器人銷量增至13.8萬臺，連續五年成為全球工業機器人銷量冠軍。

　　國際機器人聯合會預測，到2020年我國工業機器人銷量將超過21萬臺。中國已連續5年成為全球工業機器人的最大消費市場，我國工業機器人市場正在迚入加速成長階段，國際機器人聯合會預測我國未來工業機器人銷量會維持20%左右的增速。

　　根據數據顯示，2017年我國工業機器人產量為13.8萬臺，國產品牌銷量占比約為32.8%，假設到2020年國產品牌產量占比達到50%，則2020年產量約為20萬臺。由此我們可以計算出2017-2020年工業機器人產量CAGR為15.12%，測算得2018/2019/2020工業機器人產量分別為15.09/17.37/20萬臺。《機器人產業發展規劃》中指出，2020年國內工業機器人密度目標達到150臺/萬名工人。

　　2016年我國工業機器人密度為68臺/萬人，根據國家統計局數據顯示，2016年我國工業機器人產量約為7.24萬臺，則根據密度目標估算得2020年產量約為15.97萬臺，由此計算出2017-2020年工業機器人產量CAGR為6.8%，測算得2018/2019/2020年我國工業機器人產量分別為14.00/14.95/15.97萬臺。

　　以2018-2020年中國工業機器人產量15/17/20萬臺為基準，以每臺工業機器人15萬元均價估算，2020年市場空間達300億元。

　　但在中國工業機器人13.8萬的銷量中，外資品牌占據了絕大部分的市場份額，國內自主品牌機器人在銷量上有所增加，但所占份額仍然較少。

　　1.外資機器人推動市場高速發展

　　據CRIA與IFR初步統計，2017年中國工業機器人市場銷量繼續增長，全年累計銷售14.1萬臺，同比增長58.1%，增速創歷時新高。其中，國產機器人銷售3.78萬臺，同比增長29.8%；外資機器人銷售10.3萬臺，同比增速71.9%。

　　與上年相比，國產工業機器人銷售增速基本穩定，外資品牌銷售增速明顯加快增速。外資機器人在市場總銷量中的比重為73.2%，比上年提高5.9個百分點。

　　2.多關節機器人首次成為國產機器人的主力機型

　　從機械結構看，2017年多關節機器人在中國市場中的銷量位居各類型機械人雄踞首位，全年銷售9.1萬余臺，同比增長66.6%，與上年相比增速也明顯加快；其中國產多關節機器人銷售形勢喜人，銷量首次超越坐標型機器人，成為首要機型，全年累計銷售1.6萬臺，同比增幅達到35.5%。

　　但由于外資多關節機器人銷售加速，，國產多關節機器人在同類型機器人市場中的比重由2016年的21.5%回落至17.5%。

　　坐標機器人銷售總量超過2.12萬臺，銷量同比增長15.4%，增速較上年加快。SCARA機器人在各類機型中增速最高，銷量成倍增長。并聯機器人銷量自2013年來首次同比下降，降幅為3%。

　　3.搬運與上下料依然是推動中國機器人市場快速增長的重要領域

　　從應用領域看，搬運和上下料依然是中國市場的首要應用領域，2017年銷量超過6.3萬臺，同比增長57.5%，增速較上年明顯回升，在總銷量中的與2016年持平。焊接與釬焊機器人銷售3.5萬臺，同比增長56.5%，增速大幅度提高。裝配及拆卸機器人銷售2.8萬臺，同比增長71.2%。

　　此外加工機器人銷量實現成倍增長，但由于基數較小，對整體推動作用不明顯。總體而言，2017年中國市場各結構的機器人銷售均有提高，增長主要由搬運上下料機器人驅動。

　　預計2017-2020年國內本體市場規模由272億元增至427億元。工業機器人種類繁多，根據應用功能和技術性能的不同，單臺售價差異較大，從十萬元至百萬元不等。以全球工業機器人均價為參考，假設每年降價幅度為5%（規模化生產和技術進步），推算出2017-2020年，中國工業機器人本體銷售額分別為272億元、315億元、364億元和427億元，年均增速約為18%。

　　工業機器人的顯著特點

　　1.可編程。 生產自動化的進一步發展是柔性啟動化。工業機器人可隨其工作環境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發揮很好的功用，是柔性制造系統中的一個重要組成部分。

　　2.擬人化。 工業機器人在機械結構上有類似人的行走、腰轉、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。傳感器提高了工業機器人對周圍環境的自適應能力。

　　3.通用性。 除了專門設計的專用的工業機器人外，一般工業機器人在執行不同的作業任務時具有較好的通用性。比如，更換工業機器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執行不同的作業任務。

　　4.綜合性。工業機器技術涉及的學科相當廣泛，歸納起來是機械學和微電子學的結合-機電一體化技術。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術的應用，特別是計算機技術的應用密切相關。

　　因此，機器人技術的發展必將帶動其他技術的發展，機器人技術的發展和應用水平也可以驗證一個國家科學技術和工業技術的發展水平。

　　工業機器人行業的技術趨勢

　　目前，工業機器人技術正朝著模糊控制、智能化、通用化、標準化、模塊化、高精化、網絡化及自我完善和修復能力等方向進行研發。

　　首先，模糊控制是利用模糊數學的基本思想和理論的控制方法。對于復雜的系統，由于變量太多，用傳統控制模型難以正確描述系統的動態，此時便可以用模糊數學來處理這些控制問題。未來機器人的特點在于其具有更高的智能。

　　隨著計算機技術、模糊控制技術、專家系統技術、人工神經網絡技術和智能工程技術等高新技術的不斷發展，工業機器人的工作能力將會突破性的提高及發展。

　　第二、工業機器人的組件及構件實現通用化、標準化、模塊化是降低成本的重要途徑之一。

　　第三、隨著制造業對機器人要求的提高，開發高精度工業機器人是必然的發展結果。

　　第四、目前應用的機器人大多僅實現了簡單的網絡通訊和控制，如何使機器人由獨立的系統向群體系統發展，使遠距離操作監控、維護及遙控是目前機器人研究中的熱點之一。

　　最后，機器人應該具有自我修復的能力，才能更好地避免因為突發狀況導致的生產停頓。當出現錯誤指令時應該自己進行報警或調試;當元器件損壞時可以自我進行修復。