劉村陽

近年來，隨著機器人技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，工業(yè)機器人的應(yīng)用場景越來越廣泛，在社會生活中發(fā)揮著重要作用。與此同時，生產(chǎn)環(huán)境也對工業(yè)機器人的大小、重量、靈活度等提出了更高的要求，工業(yè)機器人正向著輕小化、柔性化的方向發(fā)展。此外，隨著工業(yè)機器人在安全性、穩(wěn)定性和智能水平上的不斷提升，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)機器人發(fā)展的熱門方向。

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

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?jǐn)?shù)據(jù)，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(jìn)入負(fù)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肺炎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，2020年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2020年第三高增速。2020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(jìn)入新一輪的景氣周期。

從短期看，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(jìn)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(dāng)?shù)膰遥罅砍薪恿藖碜允澜绺鞯氐纳a(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。憑借著對新冠肺炎疫情采取的有效應(yīng)對手段，國內(nèi)整體經(jīng)濟(jì)得以快速恢復(fù)，使得中國成為目前世界主要經(jīng)濟(jì)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(rèn)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)。2020年11月，中國制造業(yè)PMI為52.1%，比10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。

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(biāo)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(jìn)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(xué)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(jìn)制造技術(shù)，之后隨著“制造強國”的提出，各級地方政府積極推進(jìn)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(dāng)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(xué)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(dá)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。

人口紅利逐漸消失 倒逼自動化進(jìn)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(jì)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?jǐn)?shù)據(jù)，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(jìn)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(dá)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(jìn)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。

此外，我國工業(yè)機器人的密度相比發(fā)達(dá)國家仍有較大差距。根據(jù)IFR數(shù)據(jù)，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(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國工業(yè)機器人密度有望逐漸追平日本、德國的水平。

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以及獲客能力壁壘。

工業(yè)機器人核心競爭力

工業(yè)機器人的大腦—控制器

控制器相當(dāng)于工業(yè)機器人的大腦，負(fù)責(zé)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(fēng)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(jìn)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、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(jìn)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)控制器企業(yè)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)數(shù)控機床設(shè)備的生產(chǎn)廠家憑借著已有的數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)開始研制運動控制產(chǎn)品，使得通用運動控制產(chǎn)品開始擴展開來，其中工業(yè)機器人專用的運動控制產(chǎn)品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)出工業(yè)機器人專用的運動控制系統(tǒng)，還進(jìn)一步向下游擴展，進(jìn)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(jìn)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)?，?dǎo)致國產(chǎn)工業(yè)機器人精確性、穩(wěn)定性、故障率等關(guān)鍵指標(biāo)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(dāng)前工業(yè)機器人需要實現(xiàn)的動作愈加復(fù)雜，想要在高速運動中實現(xiàn)精準(zhǔn)的控制，其背后需要的是長期多軸聯(lián)動控制技術(shù)積累，控制器必須足夠“聰明”，而先進(jìn)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。

工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)—伺服系統(tǒng)

當(dāng)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(zhǔn)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(dāng)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(dá)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(jìn)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、體積大小和運行穩(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)體積方面，為了配合機器人的尺寸，伺服系統(tǒng)要盡量做到體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短，相較于國產(chǎn)伺服系統(tǒng)，日系、歐系產(chǎn)品更加緊湊。

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(yuǎn)遠(yuǎn)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(dá)到所需要求。

如果使用伺服電機直接去驅(qū)動工業(yè)機器人，在低頻運轉(zhuǎn)下電機很容易出現(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轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，并精確地將轉(zhuǎn)速降到工業(yè)機器人各部位需要的速度，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(fù)載，并且適當(dāng)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(fù)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(biāo)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(jìn)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(jìn)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(dá)到同一水平，近年來逐步開始進(jìn)入國際主流機器人廠商進(jìn)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。

工業(yè)機器人的多應(yīng)用場景

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(dāng)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(biāo)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(dá)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(jìn)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%。

不同種類的工業(yè)機器人

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)機器人可以靈活地繞開目標(biāo)進(jìn)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(fù)載多關(guān)節(jié)機器人市場，高于20kg的大負(fù)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。

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，體積也可以做得更加小巧，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(biāo)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(dá)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(fù)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。

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(biāo)、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(fù)載都在3kg以下，后續(xù)的增長主要來源于其他食品行業(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)機器人專利到期，國內(nèi)市場上涌現(xiàn)出了一大批并聯(lián)機器人企業(yè)，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(dāng)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(dá)到五千余臺，隨著下游應(yīng)用細(xì)分行業(yè)的進(jìn)一步擴展以及使用場景的進(jìn)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(dá)10%左右。

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。不同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貨物搬運，通過傳感器以及特殊的導(dǎo)航算法自動將物品運輸至指定地點。

在AGV機器人幫助下，高柔性、可拓展性的自動化物流體系成為可能，從而達(dá)到降本增效、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期的效果。不需要人的干預(yù)，AGV機器人就可以實現(xiàn)24小時的自動運轉(zhuǎn)，大大提高產(chǎn)品物料等的搬運效率。此外，AGV系統(tǒng)還可以與工廠內(nèi)部現(xiàn)有MES、ERP系統(tǒng)對接，實現(xiàn)全數(shù)字化管理，有效規(guī)避了人為因素，提高了生產(chǎn)質(zhì)量水平。

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)龍頭紛紛在分揀機器人、AGV、無人倉等領(lǐng)域布局，智慧物流已成為物流行業(yè)的趨勢。從下游行業(yè)應(yīng)用分布來看，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機器人正處于快速發(fā)展期，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、工業(yè)機器人企業(yè)乃至應(yīng)用企業(yè)都進(jìn)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，從2015年到2019年，4年間的年均復(fù)合增速達(dá)57.7%，即使是2019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、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智慧物流等各項政策的支持下，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，預(yù)計未來兩年我國AGV機器人出貨仍將維持20%左右的增速。

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(yuǎn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yán)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(fēng)險。

隨著近年來國家新能源戰(zhàn)略的逐步推進(jìn)，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(jìn)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(dá)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(dá)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(jìn)一步增長。

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(dāng)前，隨著工業(yè)機器人的應(yīng)用場景越來越廣泛，生產(chǎn)環(huán)境對工業(yè)機器人的大小、重量、靈活度等提出了更高的要求，工業(yè)機器人正向著輕小化、柔性化的方向發(fā)展。此外，隨著工業(yè)機器人安全性、穩(wěn)定性和智能水平的不斷提升，工業(yè)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)機器人發(fā)展的熱門方向。

傳統(tǒng)的工業(yè)機器人工作中要與人分離，一般在機器人的工作空間外安裝圍欄等其他屏障避免人類受到傷害，這在一定程度上限制了工業(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使用機器人實現(xiàn)更高程度的自動化效果。人機協(xié)作將人的認(rèn)知能力與機器人的效率結(jié)合在一起，從而使人可以安全、高效地與工業(yè)機器人進(jìn)行配合，達(dá)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)作機器人慢慢形成了自己獨特的外形設(shè)計，外觀更加圓滑，并且借助表面的各種傳感器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，大大增強了工業(yè)機器人的安全性，使人機協(xié)作變?yōu)榭赡堋?/p>

從市場結(jié)構(gòu)來看，2019年國內(nèi)協(xié)作機器人市場主要由優(yōu)傲（Universal Robots）和傲博占據(jù)，市占率分別為32%和23%，合計占比超過50%。其中Universal Robots是全球范圍內(nèi)的協(xié)作機器人霸主，2008年推出全球首款協(xié)作型機器人，全球累計銷售達(dá)5萬臺。傲博作為國產(chǎn)廠商，是中國首家實現(xiàn)全國產(chǎn)化的協(xié)作機器人研發(fā)企業(yè)，是國產(chǎn)協(xié)作機器人龍頭。

從出貨量上來看，近年來國內(nèi)協(xié)作機器人實現(xiàn)了爆發(fā)性的增長，從2016年到2018年，兩年間年均復(fù)合增速高達(dá)93%。不同于其他工業(yè)機器人的是，協(xié)作機器人因為要與人進(jìn)行配合，2020年受疫情影響較其他工業(yè)機器人更為嚴(yán)重，出現(xiàn)了較大的負(fù)增長，但隨著全球疫情逐漸受到控制，生產(chǎn)逐漸恢復(fù)，協(xié)作機器人仍然有望憑借人機協(xié)作的進(jìn)一步加深實現(xiàn)快速增長。

當(dāng)前，隨著工業(yè)機器人的應(yīng)用場景越來越廣泛，生產(chǎn)環(huán)境對工業(yè)機器人的大小、重量、靈活度等提出了更高的要求，除了人機協(xié)作以外，工業(yè)機器人正朝著輕小化的方向發(fā)展。

以六軸機器人為例，六軸機器人最開始是大規(guī)模應(yīng)用在汽車行業(yè)，多以負(fù)載大于20kg的重負(fù)載型號為主，而隨著近年來六軸機器人逐漸向3C電子、金屬加工、食品飲料、新能源等行業(yè)擴展，負(fù)載小于20kg的小六軸越來越受到市場的偏愛。

2016年至今，小六軸機器人的增速一直高于大六軸機器人，尤其是近兩年在大六軸機器人負(fù)增長的情況下，這種差距還有進(jìn)一步擴大的趨勢?？梢钥吹剑×S在六軸機器人中的占比一路上升，預(yù)計2020年小六軸機器人出貨量的占比將接近60%，而小六軸機器人技術(shù)門檻低于大六軸機器人，這也將利好國產(chǎn)機器人廠商，削弱外資工業(yè)機器人廠商的優(yōu)勢。