工业机器人行业分析

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1、工业机器人工业机器人在现在的社会里，机器人的运用范围越来越广泛，即使在很多的传统工业领域中人们也在努力使机器人代替人类工作。一、 定义：根据西南交通大学出版社出版工业机器人书籍定义，工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。工业机器人是面向工业领域的多轴机械手，是能自动执行工作的机器，根据用途不同大致可以分为焊接机器人、搬运机器人、喷漆机器人、处理机器人、装配机器人等。二、 分类：机器人大致大类：工业机器

2、人、服务机器人。注：工业机器人的分类三、 市场应用工业机器人在国内的应用以汽车以及电子工业居多，此外还有橡胶塑料、军工、航空制造、食品工业、医药设备、金属制品等领域。目前中国工业机器人市场主要以关节坐标式机器人为主，因工业机器人的大客户都来自于汽车行业，并且主要用于焊接领域。随着汽车行业市场的成熟，一般工业将逐渐成为各大工业机器人厂家竞相角逐的新市场。因此，汽车工业是工业机器人的最大应用领域，在应用市场的比例达 38%，电子工业领域占比达到 18.1%。广东、江苏、上海、北京等地是我国工业机器人产业主要集中的地区，拥有的工业机器人数量占据全国工业机器人市场的半壁江山。注：工业机器人行业使用分类

3、国外机器人在应用最广泛的焊接机器人上占据绝对优势，市场份额超过 95%。在搬运和配送机器人上，国内公司份额相对较高，而国外公司在焊接机器人上占统治地位，技术遥遥领先，以 OTC 为例已开发以出七轴弧焊机器人。焊接机器人最早应用于汽车行业，因对焊接的精度等各方面要求较高，因此一直是采用国外机器人生产线，国产机器人目前无法满足汽车行业的需求，但是在其它领域如工程机械等已有成功案例（三一临港自动化生产车间） ，佳士科技、瑞凌股份也寻找国外合作伙伴，欲分得一杯羹。1. 全球市场：2015 年全球工业机器人销量 248000 台，同比增长 12%（也有机构报告增长 8%） 。根据 IFR 最新数据显示，

4、2015 年全球工业机器人销量为 248000 台，同比增速 12%（2014 年销量为 221000 台） ，全球范围来看，工业机器人销量仍然延续了良好的增速。亚洲市场增速最快，其中，中国市场增长 17%，韩国增长 50%，日本增长 20%。2006-2015 年，全球工业机器人销量年均增速约为 14%。图： 全球机器人年安装量 单位：千台套资料来源：国际机器人联合会(IFR)工业机器人增速快，主要来自于亚洲；地域上看，日欧美三分天下：四大机器人企业巨头日本占其二，德国、瑞士各一家，美国是工业机器人鼻祖，近年开始发力。四大机器人企业巨头，日本独占其二，发那克(FANUC)和安川电机 (YAS

5、KAWA)在世界机器人市场的地位难以撼动。FANUC 是日本一家专门研究数控系统的公司，是世界上最大的专业数控系统生产厂家，占据了全球 70%的市场份额。YASKAWA 公司主要生产焊接、点焊、喷涂、组装等各种工业机器人，并已从工业机器人向服务机器人扩展。德国 KUKA、瑞士 ABB 在世界机器人四大企业中各占一席。2013 年四大家族工业机器人收入合计约为 50 亿美元，占据着全球 50%的市场份额。工业机器人的市场集中度非常高，伺服电机、控制系统、减速机等核心零件的技术壁垒较高，高昂的生产成本和技术专利垄断制约着其他企业发展。2. 国内市场：2015 年，我国工业机器人销量达到 6.6 万

6、台，同比增长约 16%，保有量为 25.6 万台；国际机器人联合会预测，中国工业机器人 2016-2018 年的销量将分别达到 7.85 万台、9.81 万台、12.27 万台，年均增长超过 20%。图： 中国工业机器人历年安装量与增速资料来源：国际机器人联合会(IFR)3. 增长因素国内机器人的需求来自产业升级、机器换人、工况需求和人口结构：1）国内多领域自动化依赖程度日益增加。2）劳动力成本提高，机器换人潜力大。3 ）恶劣作业环境下的现实需求。4 ）国家政策也有助于机器人行业的发展。“中国制造 2025”、德国工业 4.0、美国先进制造业国家战略计划均将智能制造作为主攻方向，通过智能制造加

7、快信息技术对传统产业的改造，实现转型升级，而机器人技术是智能制造的技术核心。2015 年 11 月，国家主席习近平表示，中国将机器人和智能制造纳入国家科技创新的优先重点领域。2015 年 5 月，国务院发布中国制造 2025并将工业机器人列入大力推动突破发展的十大重点领域之一。2016 年 4 月，工信部等三部委联合印发机器人产业发展规划(2016-2020 年) ，提出产业发展五年总体目标。图：机器人产业发展规划(2016-2020 年) 总体目标资料来源：工信部图：机器人产业发展规划(2016-2020 年) 重点发展机器人产品种类资料来源：工信部4. 发展现状：我国机器人产业发展面临的问

8、题有：（1）核心零部件有待突破：高精度减速器、伺服电机和控制器等价值量约占工业机器人 70%的关键部件仍需依赖国外厂商；（2 ）产品创新能力亟待加强：在技术复杂的六轴以上多关节机器人市场，国外公司占据约 90%的份额。国内企业生产的大多是搬运、码垛机器人，应用集中在家电、金属制造等领域，而国外机器人产品在进入壁垒较高的焊接领域占据约 80%的市场份额。四、 工业机器人构成：工业机器人主要由精密减速器、伺服电机、控制系统与本体四大部分构成，减速器用于提高和确保机器人的工作精度；伺服电机主要用于反馈和修正位置、速度等参数；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。工业机

9、器人有多种分类标准，按照功能结构来分，工业机器人可分为焊接、搬运、喷涂、装配等机器人；按机械结构分，可分为多关节、SCARA、直角坐标、并联型等机器人。注：工业机器人主要构成及成本结构工 业 机 器 人减 速 器30-35%伺 服 电 机20-25%控 制 系 统10%本 体25-35%1. 减速器减速器是一种动力传达机构，以齿轮为核心，由皮带轮、传送带、链齿轨、链条组合出各类制品，其功能均在于“降低动力旋转速度，输出与减速比相配的扭矩（力） ”，即“降低速度，将较小的力转换为较大的力” 。目前应用于机器人领域的减速机主要有两种，一种是 RV 减速机，另一种是谐波减速机。在关节型机器人中，由于

10、 RV 减速机具有更高的刚度和回转精度，一般将 RV 减速机放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置，价格也较高，而将谐波减速机放置在小臂、腕部或手部。另外一种行星减速机主要应用于简单机器人。占据 60%机器人市场份额的发那科、ABB、安川电机、库卡四大家族都是向纳博特斯克和哈默纳科采购，因而短期博特斯克和哈默纳科主导市场的格局仍难以改变，其余市场被住友、SEJINIGB 、SPINEA 等占据。近年来尽管与日本产品在输入转速、传动精度、传动效率等方面存在较大差距，积极介入的国内减速机厂商并逐步形成了自己的产品系列，并实现批量生产，如苏州绿的谐波传动科技的谐波减速机，南通振康的 RV 减速机。2.

11、 伺服电机伺服技术是工业机器人的关键技术，在机器认成本组成里仅次于减速器。伺服系统主要分为两部分，一是伺服电机，二是控制器。 （1）伺服电机主要用于驱动机器人的关节，要求具备最大功率质量比和扭矩惯量比、高启动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围；（2 ）控制器可对其内部参数进行人工设定而实现对机器人的位置控制、速度控制和转矩控制等多种功能。目前，国外伺服企业在中国的市场占有率达 80%，其中日本品牌占比为 50%，其著名品牌包括松下、三菱电机、安川、三洋、富士等，产品特点是：技术和性能水平比较符合中国用户的需求；欧美品牌占比 30%，美国以罗克韦尔、丹纳赫、帕光等闻名，而德国则拥有西门子、伦茨

12、、博世力士乐、施耐德等品牌。国产品牌占据了 20%的市场，其中内地品牌和台湾品牌分别占据 10%的市场，中国台湾以东元和台达为代表，其技术水准和价格水平居于进口中端产品和内地品牌之间；中国内地的品牌主要有华中数控、广数等。注：国内伺服系统市场品牌分布图3. 控制系统机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机的控制，以完成特定的工作任务。机器人控制器包含运动控制卡、示教盒和主计算机模块。运动控制卡是控制器的底层结构，有时也可以作为简单控制器。其产品和研究主要集中于美国和日本，并有成熟的产品；示教盒是机器人控制系统的重要组成部分，操作者通过示教盒进行手动示教，控制机器人达到不同位姿，并记录

13、各个位姿坐标；主计算机模块是整个控制系统的中枢部分，主要包括主板、CPU、FROM/SRAM 组件及伺服卡，负责控制器内部及外围设备的信号交换和处理。国外系统集成商因为专注于机器人普及率高，国外大型系统集成商通常是在某种工艺里面具有很强的竞争优势。与国内本体厂商面对国外企业强大的竞争不同，国内系统集成商却拥有本土的许多比较优势，包括渠道优势、价格优势、工程师红利等。系统集成项目是非标准化的，每个项目都不一样，不能 100%复制，所以比较难上规模。因此，系统集成商很难通过并购的方式扩张规模。按工业机器人的需求及更新市场规模测算，2020 年我国工业机器人控制器的市场需求33 亿元左右。此外，控制

14、器的使用不仅仅局限在工业机器人领域，在其它高端设备上的应用也非常普遍。目前国内外做工业机器人控制器的企业，大多数也做其它领域的运动控制器，国内的固高、雷赛等，机器人控制器业务占比还很低。机器人控制器的主要供应商主要包括包括国外的几大主机厂商和国内的众为兴、固高科技等企业。目前国内企业开发的控制器可满足基本功能需求。从目前的技术来看，机器人的核心部件中控制器偏软件（其软件成本占比约 40%）最易突破，目前国内企业开发的工业机器人控制器产品已经可以满足大部分功能需求，固高科技在 PC based 控制器领域市占率接近 50%。国外的机器人四大巨头中，除了安川电机的机器人控制器属于外购，其它三家企业

15、均采用自制的控制器。注：控制器重点企业4. 本体机器人本体作为机器人行业最为直接的表现者，关系到机器人的终端应用市场。国外的机器人本体企业凭借长时间的技术和经验积累，在技术上明显强于国内机器人本体，因此，当前，国外的机器人本体厂商占据了我国机器人市场约 90%的份额。五、 国内重点公司介绍机器人指数（884126.WI）成分股 2013 年 2 月 26 日发布时仅 30 只，到现在发展到 51只成分股：其中机械设备行业 33 只成分股，占比 65%；电器设备行业 8 只，占比 16%；其余成分股分布在电子、计算机、通信、房地产、汽车、医药和有色金属行业。机器人指数主要股票详见附件三。1. 机

16、器人：国产最具竞争力的机器人产业龙头上游核心技术软实力：轻载减速器研发突破；伺服电机设计制造经验丰富，研发出基于精确检测直驱电机电流来计算力矩的方法；控制器可以通过总线改变力矩环参数来调节机器人本体的动作时间，进一步提高机器人运行精度。中游工业机器人产能不断释放，特种机器人是新增长点。下游已拓展家电、电商、航空航天等行业。2. 新时达：通过收购向行业上下游外延式拓展，产业链进一步完善通过收购众为兴、晓奥享荣，打通“核心部件-本体-工程应用”产业链：上游众为兴，中游新时达本部，下游晓奥享荣（汽车） 、新时达本部（电梯） 。业务模式上采用 O2O 模式，以最终用户为中心的销售形式，减少了产业链环节。3. 巨轮股份：重点布局工业机器人以及在轮胎、3C 领域应用早在 2009 年便进军机器人行业。上游拥有 RV 减速器核心技术，机器人本体主要是工业机器人系列，下游一方面基于主营轮胎模具业务开拓成套轮胎加工自动化设备，另一方面 3C 加工机器人也获得了小米